1 - Astro Video Locadora S/c

6N2-A
Tecnologias para Implementação de Redes
O modelo de referência OSI da ISO define as diretivas genéricas para construção de redes
de computadores que independem da tecnologia de implementação. A construção efetiva das
redes envolve a seleção e integração de várias tecnologias, cada uma destinada a atender
requisitos específicos de custo e desempenho. Vários organismos normalizadores se
empenharam para elaboração de padrões de tecnologia que implementam funções de uma ou
mais camadas do modelo OSI. A elaboração desses padrões envolve a participação ativa de
fabricantes, garantindo a adoção do padrão. O processo de elaboração de padrões é bastante
evolutivo, sendo que novas tecnologias estão continuamente surgindo propondo soluções cada
vez mais performantes.



6N2-A.1. Arquiteturas de Redes
6N2-A.2. Padrões de Tecnologia
6N2-A.3. Sistema Operacional de Rede
Hotwords
ISO: A International Organization for Standardization é a principal organização no que
se refere a elaboração de padrões de comunicação de alcance mundial.
6N2-A.1. Arquiteturas de Redes
Conceito: Conjunto de tecnologias que compõem a infra-estrutura completa para
construção de uma rede de computadores.
O modelo OSI define uma arquitetura genérica com 7 camadas. Sua elaboração
representou um esforço na tentativa de padronização e direcionamento do desenvolvimento de
novas tecnologias para implementação de redes de computadores. Entretanto, nem todas as
soluções existentes no mercado seguem o modelo OSI. Arquiteturas alternativas tem sido
adotadas para construções de redes no mundo todo. Algumas soluções proprietárias, como a
SNA, se impuseram como resultado do sucesso de um grande fabricante. Soluções não
proprietárias, como TCP/IP, surgiram como resultado de esforços de pesquisa, incluindo
grande participação do mundo acadêmico.
Exemplo de arquiteturas de redes
SNA
Arquitetura TCP/IP
Aplicação
Serviço de Transação
Aplicação
Apresentação
Serviços de
Apresentação
Controle de Fluxo de
dados
Controle de
Transmissão
Modelo OSI
Sessão
Transporte
Transmissão
Rede
Controle de Caminho
Rede
Enlace de Dados
Controle de Enlace de
Dados
Interface com outras
tecnologias.
Física
Controle Físico
Hotwords
SNA: Systems Network Architecture. Conjunto de produtos de comunicação proprietários
da IBM. O SNA inspirou a criação do modelo OSI, guardando muitas similaridades com o
padrão proposto pela ISO. A SNA é uma das arquiteturas dominantes no mercado de
computadores da atualidade, e é suportada por uma ampla gama de fornecedores.
TCP/IP: Abreviatura de Transmission Control Protocol/Internet Protocol. A arquitetura
TCP/IP define um modelo com menos camadas que o modelo OSI. As camadas de enlace de
dados e física não são especificadas na arquitetura TCP/IP, podendo ser implementadas
através de soluções propostas em outras arquiteturas. A arquitetura TCP/IP é muito difundida
no mundo acadêmico e comercial, superando em popularidade soluções inteiramente
compatíveis com o modelo OSI.
6N2-A.2. Padrões de Tecnologia
Conceito: Os padrões para tecnologia de comunicação definem de maneira precisa como
um produto deve ser implementado, garantindo sua compatibilidade com outros produtos que
sigam o mesmo padrão.
Os padrões de tecnologia são classificados em 2 grandes grupos: padrões de direto (jure) e
padrões de facto. Os padrões de direito são definidos por organismos internacionais de
certificação, como a ISO e o CCITT. A maioria dos padrões de jure para redes de
computadores foram elaborados de acordo com as diretivas gerais propostas no modelo de
referência OSI da ISO. Outras tecnologias, denominadas padrões de facto, se impuseram
devido a sua grande aceitação de mercado. Os padrões de facto nem sempre seguem o modelo
OSI, constituindo muitas vezes soluções alternativas não compatíveis entre si.
Padrões de Direito
Padrões de Facto
Normalizados pela:
ISO
IEEE
ANSI
etc
Proprietários
Desenvolvidos
por um
fabricante
específico
Não
Proprietários
Desenvolvidos
por projetos de
pesquisa e a
comunidade
acadêmica
Hotwords
ISO: A International Organization for Standardization é a principal organização no que
se refere a elaboração de padrões de comunicação de alcance mundial.
IEEE: O Institute of Electrical and Electronics Engineers é uma organização da qual
participam profissionais do mundo todo. Além de organizar conferências e publicar
periódicos especializados, o IEEE inclui grupos de padronização responsáveis por
desenvolver padrões para tecnologias emergentes.
ANSI: O American National Standards Institute é estruturado em diversos subcomitês
técnicos. Cada subcomitê é responsável por elaborar padrões para áreas técnicas específicas,
como processamento de informação e telecomunicações.
6N2-A.3. Sistemas Operacionais de Rede
Conceito: Conjunto de programas que constituem o software básico do computador,
incluindo todas os módulos necessários para suportar a comunicação em rede.
A maior parte das funções do modelo OSI é implementada pelo sistema operacional de
rede das estações. Além de gerenciar os recursos locais do computador, o sistema operacional
de rede incorpora os módulos necessários para suportar a comunicação em rede. Os sistemas
operacionais de rede são geralmente multiprotocolo, isto é, suportam mais de um tipo de
protocolo para cada camada. Esta característica permite interligar, numa mesma rede,
computadores com sistemas operacionais de fabricantes diferentes.
Programas
aplicativos
escritos para os
usuários
SISTEMA
OPERACIONAL
DE REDE
OSI
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace de Dados
HARDWARE
Física
As funções das camadas
superiores são geralmente
implementadas por módulos
de sofware proprietários
embutidos no sistema
operacional de rede.
O sistema operacional de rede
suporta geralmente vários
protocolos de Transporte e de
Rede simultaneamente.
As funções das camadas
inferiores dependem do tipo
de adaptador de rede e da
infra-estrutura física de
conexão.
Hotword
Sistema Operacional: O sistema operacional é um conjunto de programas que constitui o
software básico de um computador. O sistema operacional esconde as peculiaridades do
hardware e disponibiliza funções que executam uma série de serviços computacionais de alto
nível, simplificando o desenvolvimento de aplicações para os usuários.
6N2-B
Padrões IEEE 802
O termo IEEE 802 refere-se a um conjunto de padrões para redes locais e metropolitanas
elaborados pelo IEEE. Os padrões IEEE 802 estão em conformidade com o modelo OSI da
ISO, sendo inclusive republicados como padrões internacionais sob a denominação ISO 9902.
Os padrões IEEE 802 agrupam uma série de tecnologias para redes locais muito difundidas,
como os padrões Ethernet e Token Ring.







6N2.B.1 - Padrões IEEE 802 e o Modelo OSI
6N2.B.2 - Ethernet ou CSMA/CD bus (IEEE 802.2)
6N2.B.3 - Extensões do Padrão Ethernet
 6N2.B.2.1 - Fast-Ethernet (IEEE 802.3u)
 6N2.B.2.2 - Giga-Ethernet (IEEE 802.3z)
 6N3.B.2.3 - Switch-Ethernet
6N2.B.3 - Token-passing bus (IEEE 802.4)
6N2.B.4 - Token-passing ring (IEEE 802.5)
6N2.B.5 - DQDB (IEEE 802.6)
6N2.B.6 - Padrão IEEE 802.2 (LLC)
Hotwords:
ISO: A International Organization for Standardization é a principal organização no que
se refere a elaboração de padrões de comunicação de alcance mundial.
IEEE: O Institute of Electrical and Electronics Engineers é uma organização da qual
participam profissionais do mundo todo. Além de organizar conferências e publicar
periódicos especializados, o IEEE inclui grupos de padronização responsáveis por
desenvolver padrões para tecnologias emergentes.
6N2-B1
Padrões IEEE 802 e o Modelo OSI
Conceito: Os padrões IEEE 802 definem uma série de tecnologias para implementação
das funções das camadas física e de enlace de dados do modelo de referência OSI.
O conjunto de padrões IEEE 802 compõem um modelo para implementação de redes
locais compatível com o modelo OSI. Diferente do modelo OSI que apenas aborda diretivas
genéricas, o padrão IEEE aborda detalhes tecnológicos que definem de maneira precisa como
os diversos protocolos e funções da rede devem ser implementados. O relacionamento entre
os diversos padrões IEEE 802 e o modelo OSI está descrito no documento IEEE 802.1.
O padrão IEEE 802.2 divide
as funções da camada de
enlace nas subcamadas LLC e
MAC.
camada de
enlace de
dados
A camada LLC é
definida pelo padrão
IEEE 802.2.
802.2
LLC
MAC
802.3
camada
física
802.4
802.5
802.6
A camada MAC e a camada
física são definidas por uma
série de padrões que definem
tecnologias "alternativas".
Hotwords
802.2: Define a implementação da sub-camada Logical Link Control - LLC.
802.3: Define uma tecnologia para implementação de redes com topologia em barramento,
utilizando como princípio o acesso randômico das estações ao meio de transmissão. Este
padrão é relacionado a tecnologia Ethernet.
802.4: Define uma tecnologia para implementação de redes com topologia em barramento,
com controle de acesso das estações ao meio de transmissão por passagem de permissão. Este
padrão é relacionado a tecnologia Token Passing-Bus.
802.5: Define uma tecnologia para implementação de redes com topologias em anel, com
controle de acesso das estações ao meio de transmissão por passagem de permissão. Este
padrão é relacionado a tecnologia Token Passing-Ring.
802.6: Define uma tecnologia para implementação de redes com topologia em barramento
duplo. Este padrão está relacionado a tecnologia DQDB (Distributed Queue Dual Bus)
utilizado em redes metropolitanas.
LLC: Logical Link Control. Sub-camada (ou camada) correspondente a parte das funções da
camada de enlace de dados que independem da tecnologia de implementação da rede.
MAC: Medium Access Control. Sub-camada (ou camada) correspondente a parte das funções
da camada de enlace de dados que dependem da tecnologia de implementação da rede.
6N2-B2
Ethernet ou CSMA/CD bus (IEEE 802.3)
Conceito: Define uma tecnologia para implementação de redes com topologia em
barramento, com acesso randômico ao meio.
O padrão IEEE 802.3 define uma tecnologia para implementação de redes locais com
topologia barramento utilizando o mecanismo de controle de acesso randômico ao meio
denominado CSMA/CD. O padrão IEEE 802.3 mantém uma relação direta com a
especificação Ethernet II, desenvolvido pelas empresas Xerox, DEC e Intel em 1985. As
especificações Ethernet II e IEEE 802.3 diferem, entretanto, em dois aspectos. O padrão IEEE
802.3 cobre velocidades de transmissão entre 1 e 10 Mbps, enquanto que o padrão Ethernet é
específico para velocidades de 10 Mbps. As especificações diferem ligeiramente também na
formatação dos quadros (frames) da camada de enlace.
Os principais aspectos definidos pelo padrão IEEE 802.3 são os seguintes:





6N2-B2.1 - Controle de Acesso ao Meio
- Define os procedimentos para uma estação ganhar o direito de utilizar o meio para
transmitir informações. O mecanismo adotado no IEEE 802.3 é o CSMA/CD.
6N2-B2.2 - Especificações Elétricas.
- Define a maneira como os bits de informação são representados eletricamente.
6N2-B2.3 - Especificações Físicas
- Define o tipo de cabeamento utilizado como meio físico de transmissão.
6N2-B2.4 - Formatação do quadro
- Define como as unidades de protocolo da camada de enlace de dados (quadros) são
formatados.
6N2-B2.5 - Desempenho da protocolo.
- Indica a capacidade da tecnologia em utilizar ao máximo a capacidade do meio de
transmissão.
Hotwords
CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection. Conjunto de procedimentos
que definem um mecanismo para gerenciar como cada estação deve acessar um meio de
transmissão compartilhado.
6N2-B2.1 - Controle de Acesso ao Meio
Conceito: Define os procedimentos para uma estação ganhar o direito de utilizar o meio
para transmitir informações.
O padrão IEEE 802.3 define que o mecanismo de controle de acesso ao meio utilizado é o
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection). O método CSMA/CD é a
contenção, isto é, as estações competem entre si para acessar o meio. O mecanismo do
CSMA/CD pode ser resumido da seguinte maneira:
1.
2.
3.
4.
Quando uma estação quer transmitir ela primeiro escuta o meio.
Se o meio estiver ocupado, a estação espera até que o meio fique desocupado.
Se o meio estiver livre, a estação transmite imediatamente.
Se duas ou mais estações sentirem ao mesmo tempo que o meio está livre, e
transmitirem, haverá uma colisão dos sinais, ocasionando perdas de informação.
5. As estações ao sentirem a colisão (a informação que está trafegando no meio não será
igual a informação que elas transmitiram) encerram imediatamente a transmissão.
6. Cada estação após a colisão espera um tempo randômico, e tenta novamente acessar o
meio. Este tempo será muito provavelmente diferente para cada estação, reduzindo
assim a possibilidade que a colisão ocorra novamente.
7. Se a espera aleatória das estações conduzir a tempos muito próximos, então uma nova
colisão ocorrerá. Neste caso, o procedimento de espera aleatória se repete, mas deste
vez o limite superior da espera é dobrado, num método conhecido como espera
esponencial truncada, aumentando a possibilidade de gerar tempos muito diferentes.
Se após um certo número de tentativas de retransmissão as colisões persistirem, a
transmissão é abortada.
Hotwords
Tempo randômico: O tempo randômico é um intervalo escolhido aleatoriamente entre 0 e
um limite superior.
Espera exponencial truncada: Neste método, o limite superior de espera é dobrado a cada
colisão consecutiva. O tempo de espera não aumenta indefinidamente. Quando este tempo se
torna muito grande ele é truncado num valor máximo, evitando que o tempo de espera se
torne muito grande.
Exemplo:
A
B
0) A estação que deseja
transmitir monitora o meio
para saber se ele está livre.
C
D
1) Ao sentir o meio livre, a estação transmite
imediatamente. A estação continua o monitorar o
meio mesmo enquanto transmite. Se o sinal recebido
do meio for igual ao sinal transmitido, então a
transmissão está correta.
A
3) Esta estação ainda não sentiu
que o meio está ocupado pois o
sinal ainda não chegou até ela.
C
B
D
2) O sinal se propaga pelo meio em ambas as direções. Na medida
em que o sinal se propaga pelo meio, as estações (não apenas a
destinatária da mensagem) sentem o sinal no meio, e sabem que ele
está ocupado.
4) Como a estação D ainda não sentiu o meio ocupado ,
ela inicia sua transmissão.
A
B
C
5) Os sinais enviados pelas estações B e D vão eventualmente
colidir, ocasionando destruição dos dados.
D
7) Quando a estação transmissora verifica que o sinal do meio de
transmissão se tornou diferente do sinal transmitido ela
determina que houve uma colisão, e pára imediatamente de
transmitir.
A
C
B
D
6) Os sinais sobrepostos atingem eventualmente as estações
que estão efetuando a transmissão.
8) As estações envolvidas na colisão aguardam um tempo
aleatório antes de tentar transmitir novamente. A estação que
tiver o intervalo de espera mais curto ganha o direito de usar o
meio de transmissão, e retransmite sua mensagem.
A
A
C
B
quadro
aceito
C
B
quadro
ignorado
D
D
quadro
ignorado
9) Se não houver colisão, a mensagem se propaga para todas as
estações do barramento. Cada estação compara o endereço do
destinatário, contido no cabeçalho da mensagem (quadro), com o
seu próprio endereço. Se o endereço coincidir a mensagem é
aceita, caso contrário ele é descartada.
6N2-B2.2 - Especificações Elétricas.
Conceito: Define a maneira como os bits de informação são representados eletricamente.
O padrão IEEE 802.3 especifica que o sinal é transmitido eletricamente através do meio
utilizando um mecanismo de codificação Manchester. Na codificação em Manchester cada bit
lógico 1 é representado por uma transição do nível elétrico alto (+0.85V) para o nível elétrico
baixo (-0.85V). O bit lógico 0 é representado pela transição inversa, isto é, do nível elétrico
baixo (-0.85V) par ao nível elétrico alto (+0.85V).
1
0
0
0
0
1
0
representação lógica binária
+0.85V
-0.85V
representação elétrica
cada bit consome dois pulsos de relógio
A codificação Manchester apresenta a vantagem de tornar desnecessária a transmissão de
um sinal de referência de relógio. Como cada bit é sempre definido por uma transição entre
dois níveis, a própria transição serve como referência para amostrar o bit. A desvantagem é
que como cada bit necessita de dois pulsos de relógio para ser representado, a codificação em
Manchester utiliza o dobro da banda que a codificação binária direta utilizaria.
6N2-B2.3 - Especificações Físicas
Conceito: Define o tipo de cabeamento utilizado como meio físico de transmissão.
O padrão IEEE especificou uma nomenclatura para cada tipo de cabo utilizado como
meio físico de transmissão. A nomenclatura segue o seguinte padrão:
<taxa de transmissão><técnica de sinalização><tamanho máximo do segmento * 100>
Por exemplo, a especificação 10BASE5 significa que a taxa de transmissão é de 10
Mbps, a técnica de sinalização é a banda básica e o comprimento máximo do cabo é 500
metros. As especificações físicas definidas pelo padrão IEEE 802 são as seguintes:
10BASE5:
Descrição:
Cabo coaxial grosso (thick coaxial cable).
Diâmetro de aproximandamente 1,2 cm.
Impedância 50 ohms +/- 2 ohms.
10BASE2:
Descrição:
Cabo coaxial fino (thin-Ethernet
Cheapernet).
Diâmetro de aproximadamente 0,5 cm.
Impedância 50 ohms +/- 2 ohms.
Distância Máxima:
500 metros.
(a atenuação máxima nesta distância deve ser
9 dB).
Distância Máxima:
ou 200 metros.
(atenuação máxima deve ser 8,5 dB em 185
metros).
10BROAD36
Descrição:
Meio de transmissão para banda larga.
Cabo coaxial único ou duplo.
Impedância 75 ohms.
Cabo utilizado com uma central repetidora
(headhead).
10BASET:
Descrição:
Cabo de par trançado (twisted-pair).
Especificação mínima: UTP (Unshielded
Twisted Pairs), categoria 3..
Distância Máxima:
3600 metros.
(1800 metros da estação transmissora até o
repetidor, 1800 metros do repetidor até o
destinatário).
Distância Máxima:
100 metros, a princípio.
A distância pode ser maior ou menor
dependendo da qualidade do par trançado.
10BASEFP
Descrição:
Distância Máxima:
Cabo de fibra ótica utilizado para conexão de 500 metros.
redes do tipo estrela passiva.
Fibra de 62,5/125 m.
10BASEFL
Descrição:
Distância Máxima:
Cabo de fibra ótica utilizado para interligar 2000 metros.
uma estação a um repetidor, duas estações ou
dois repetidores entre si.
Fibra de 62,5/125 m.
10BASEFB:
Descrição:
Distância Máxima:
Cabo de fibra ótica utilizado para redes 2000 metros.
backbone (interligação de repetidores).
Fibra de 62,5/125 m.
Hotwords
Taxa de transmissão: a taxa de transmissão é especificada em Mega-bits por segundo.
Técnica de sinalização: pode ser de 2 tipos: banda básica (indicado pela sigla BASE) ou
banda larga (indicado pela sigla BROAD). A técnica de sinalização em banda básica indica
que o sinal é transmitido sem modulação, implicando que uma única estação pode acessar o
meio de transmissão de cada vez. Na técnica de sinalização em banda larga o sinal é
modulado, permitindo que um mesmo meio transmita vários sinais simultaneamente.
Tamanho máximo do segmento: indica o comprimento máximo do cabo sem a necessidade de
usar um repetidor.
Hotwords das Figuras:
MAU: (Medium Attachment Unit). Unidade de Conexão com o Meio. Nome dado pelo padrão
IEEE 802 ao dispositivo responsável por transmitir, receber e detectar a presença de sinais no
meio.
MDI: (Medium Dependent Interface). Nome dado pelo padrão IEEE 802 ao dispositivo que
efetua a conexão entre o MAU e o meio físico. Corresponde geralmente a um simples
conector.
AUI: (Attachment Unit Interface). Nome dado pelo padrão IEEE 802 a interface de conexão
entre a placa adaptadora e MAU. O AUI é utilizado quando o MAU está situado externamente
a placa adaptadora. Neste caso, o AUI corresponde aos conectores e ao cabo que interconecta
a placa adaptadora ao MAU.
6N2-B2.4 - Formatação do Quadro
Conceito: Define como as unidades de protocolo da camada de enlace de dados
(quadros) são formatados.
Um quadro representa a unidade elementar de informação trocada entre as estações ao
nível da camada de enlace. Os endereços utilizados para identificar o destinatário e o
remetente do quadro são comumente referidos como endereços MAC. O padrão IEEE 802
define 2 formas de endereçamento MAC: endereços administrados localmente e endereços
universais.
preâmbulo
(56 bits)
SFD
(8 bits)
Endereço
MAC do
Destinatário
(48 bits)
Endereço
MAC do
Remetente
(48 bits)
Comprimento
(16 bits)
Dados
(368 bits a
12 Kbits)
FCS
(32 bits)
Hotwords:
Preâmbulo: Conjunto de 7 bytes, todos iguais a 10101010. Os bytes do preambulo
fornecem o tempo suficiente para que o circuito do receptor se sincronize com a taxa adotada
pelo transmissor.
SFD: Start Frame Delimiter (delimitador de início de quadro). Seqüência binária
'10101011' que marca o início do quadro.
Endereço MAC do Destinatário: Conjunto de 6 bytes que identifica o receptor. O
primeiro bits do endereço MAC tem um significado especial, ele indica se o endereço é
individual (bit = 0) ou de grupo (bit = 1). Se todos os bits do endereço forem iguais a um
(FFFFFF, em hexadecimal) então o endereço é considerado de difusão (broadcast) e o quadro
é endereçado simultaneamente a todas as máquinas do barramento.
Endereço MAC do Remetente: Conjunto de 6 bytes que identifica o transmissor.
Comprimento: Indica o comprimento do campo de dados em bytes. No padrão Ethernet
este campo tem outra função. Ele armazena um código de 2 bytes que identifica o tipo de
protocolo utilizado na camada superior à camada de enlace de dados (geralmente, o protocolo
da camada de rede, quando existe). Este campo constitui uma das diferenças entre os padrões
IEEE 802.3 e Ethernet. No padrão Ethernet, o campo Comprimento é substituído pelo campo
Tipo, o qual identifica o protocolo utilizado na camada imediadamente superior (normalmente
a camada LLC ou a camada de rede).
Dados: Contém as informações passadas pela camada LLC para camada MAC. Deve-se
observar que do ponto de vista da camada MAC, a camada LLC é a camada imediatamente
superior. A camada de rede (se existir) corresponde a camada imediatamente superior à
camada LLC. O princípio de transferência de dados entre camadas adjacentes segue os
princípio determinado pelo modelo OSI. O padrão IEEE 803.2 especifica um comprimento
mínimo para o quadro. Se a quantidade da dados não for suficiente para satisfazer o
comprimento mínimo, bits de preenchimento (PAD) são colocados no campo de dados.
FCS: O campo FCS contém um verificador de redundância cíclica (CRC - Cyclic
Redundancy Check). O CRC é determinado pelo transmissor, aplicando um cálculo
matemático nos bits da mensagem. Ao receber o quadro o receptor reaplica a função
matemática sobre os bits recebidos. Se o valor calculado do CRC coincidir com o valor
recebido no campo FCS, então o quadro é considerado íntegro. Caso contrário o receptor
solicita ao transmissor para reenviar o quadro.
Endereços administrados localmente: O administrador da rede atribui o endereço ao
adaptador de rede quando ele é instalado. Este modo de endereçamento deixa sobre a
responsabilidade dos administradores da rede evitar que os adaptadores recebam endereços
MAC duplicados.
Endereços universais: Blocos de endereços distintos são atribuídos aos fabricantes que
responsabilizam-se pela atribuição de endereços aos produtos que fabricam. Este mecanismo
garante que não haja duplicação de endereços mesmo quando redes diferentes são
interconectadas.
6N2-B2.5 - Desempenho da protocolo
Conceito: Indica a capacidade da tecnologia em utilizar ao máximo a capacidade do meio
de transmissão
O padrão IEEE 802.3 especifica taxas nominais de transmissão variando entre 1 e 10
Megabits/s. Na prática, devido ao tempo gasto pela estação para acessar ao meio, a taxa
efetiva de transmissão é sempre inferior a taxa nominal.
para utilizar a máxima capacidade do meio os
quadros precisam ser transmitidos sem nenhum
intervalo de tempo entre eles.
T
quadro
quadro
quadro
quadro
tempo
T´
quadro
quadro
quadro
tempo
tempo gasto para negociar
o acesso ao meio
na prática isto é impossível, pois para cada quadro
transmitido um certo tempo é perdido para que as
estações negociem quem tem direito de acessar o
meio.
O desempenho do protocolo, simbolizado pela letra , pode ser então definido da
seguinte forma:

T
1
T,
Vários fatores influenciam o desempenho do protocolo: número de estações conectadas
ao barramento, tamanho de cada quadro, velocidade de propagação do meio, volume de
informações trocadas e distâncias máximas entre as estações. Como é praticamente
impossível prever o volume de dados a ser transmitido por cada estação, o desempenho do
protocolo não pode se determinado de maneira precisa.
Como parâmetro de comparação, costuma-se adotar um procedimento de cálculo
considerando um número muito grande de estações, com uma probabilidade de transmissão
uniformemente distribuída segundo a distribuição de Poisson:

1
L  cn
1  6,44
vp  l
1
Exemplo: Considere os seguintes parâmetros:




distância máxima entre as estações: 100 m
velocidade de propagação do meio: 200000 Km/s (aproximandamente a velocidade
de propagação de um sinal elétrico através do cobre).
tamanho médio dos quadros: 1000 bits
taxa nominal de transmissão: 10 Megabits/s
Com esta configuração, o desempenho do protocolo será de 0,93 ou 93%.
Hotwords da Fórmula
L: distância máxima entre 2 estações, em metros.
l: tamanho médio de um quadro, em bits.
vp: velocidade de propagação do meio, em metros/s.
cn: taxa nominal de transmissão em bits/s.
Hotwords da Figura
T: tempo teórico gasto para transmitir um quadro considerando-se a taxa de transmissão
nominal. Por exemplo, se a taxa de transmisão é de 10 Megabits/s e o tamanho do quadro é de
1000 bits, o tempo teórico é de 0,1 ms.
T´: tempo efetivamente gasto para transmitir o quadro, contanto o tempo gasto para
acessar o meio.
Observações para a fórmula:
A distância máxima varia entre 0 e 10 Km.
A velocidade de propagação é fixa, pois ela depende do meio.
O tamanho médio dos quadros pode varia entre 64 e 1024 bytes.
A taxa nominal de transmissão varia entre 1 e 10 Megabits/s.
6N2.B.2 - Extensões do Padrão Ethernet
Conceito: Tecnologias derivadas do padrão Ethernet (IEEE 802.3) que permitem
trabalhar com taxas nominais de transmissão superiores a 10 Megabits/s.
O padrão IEEE 802.3 definiu originalmente taxas nominais de transmissão de até 10
Megabits/s. A demanda crescente por mais vazão na rede, fez com que novos padrões
surgissem para suportar maiores taxas de transmissão.
Alguns desses novos padrões são extensões feitas ao padrão Ethernet em topologias
baseadas em concentradores (ou hubs). O princípio das extensões consiste aumentar a taxa de
transmissão reaproveitando ao máximo possível a infra-estrutura dos meios físicos de
comunicação. As novas tecnologias propõe também substituir os concentradores tradicionais
por dispositivos mais sofisticados, usualmente conhecidos como Switches-Ethernet,



6N2.B.2.1 - Fast-Ethernet (IEEE 802.3u)
6N2.B.2.2 - Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z)
6N3.B.2.3 - Switches Ethernet
1000 Megabits/s
100 Megabits/s
GigaEthernet
(IEEE 802.3z)
10 Megabits/s
Ethernet
(IEEE 802.3)
FastEthernet
(IEEE 802.3u)
evolução das tecnologias para implementação de redes
baseados no padrão Ethernet.
6N2.B.2.1 - Fast-Ethernet (IEEE 802.3u)
Conceito: Tecnologia derivada do padrão Ethernet (IEEE 802.3) que permite trabalhar
com taxas nominais de transmissão de 100 Megabits/s.
O padrão IEEE 802.3u (comumente chamado de Fast-Ethernet) é um adendo, oficialmente
aprovado pelo IEEE em junho de 1995, ao padrão IEEE 802.3 (Ethernet). O Fast-Ethernet
mantém basicamente os mesmos princípios da tecnologia Ethernet, mas estende a taxa
nominal de transmissão a 100 Megabits/s. Os seguintes meios físicos de transmissão são
suportados pela tecnologia:



100Base-T4: Utiliza cabo UTP categoria 3. Permite conectar estações distantes até
100 metros do concentrador (hub).
100Base-TX: Utiliza cabo UTP categoria 5 ou cabo STP. Permite conectar estações
distantes até 100 metros do concentrador (hub), em modo de transmissão full-duplex.
100Base-FX: Utiliza cabo de fibra ótica. Permite conectar estações distantes até 2000
metros do concentrador (hub), em modo de transmissão full-duplex.
6N2.B.2.2 - Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z)
Conceito: Tecnologia derivada do padrão Ethernet (IEEE 802.3) que permite trabalhar
com taxas nominais de transmissão de 1000 Megabits/s.
O termo Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) é o termo dado a tecnologia emergente para
construção de redes com taxas nominais de transmissão de 1000 Megabits/s. A tecnologia é
considerada uma extensão do padrão Ethernet, pois mantém ainda diversas características do
padrão original. Os objetivos do Gigabit Ethernet são os mesmos do Fast Ethernet, isto é,
permitir taxas de comunicação mais elevadas sem em grandes alterações na infra-estrutura das
redes já instaladas. Em especial, o novo padrão prevê a compatibilidade com meios físicos de
transmissão baseados em cabos UTP categoria 5 (sob a nova denominação 1000 Base-T). O
padrão prevê também a criação de novos padrões para os meios físicos de transmissão
baseados em fibra óptica e cobre.
6N2.B.2.3 - Switches Ethernet
Conceito: Dispositivos que permitem efetuar a segmentação da rede Ethernet diminuindo
o nível de colisão entre as estações.
Quando o número de estações é muito grande, as redes baseadas no padrão IEEE 803
(Ethernet) apresentam uma grande queda de desempenho. Nessas condições, a taxa de
colisões e retransmissões é muito elevada, fazendo com que a eficiência da rede seja bastante
reduzida. Para permitir a interconexão de um número grande de estações com um bom
desempenho foram desenvolvidos dispositivos especiais denominados Switches Ethernet.
O Switch Ethernet é um dispositivo constituído de várias portas. Cada porta pode ser
conectada a uma única estação ou a várias estações, através de um concentrador. As portas do
switch podem operar em taxas nominais de transmissão diferentes, sendo que as conversões
necessárias são efetuadas pelo próprio Switch.
O Switch efetua o roteamento dos quadros que chegam a cada porta analisando as
informações de endereçamento contidos nos seus cabeçalhos. Por exemplo, quando uma
estação conectada ao concentrador da porta A envia um quadro para uma estação conectada a
porta D, o quadro é roteado ao seu destino sem se propagar para as portas B e C. Esta
característica permite, por exemplo, que estações ligadas ao concentrador da porta B se
comuniquem ao mesmo tempo que a comunicação entre A e D sem que uma colisão seja
gerada.
A
Porta
10Megabits/s
concentrador
estações
B
Porta
10Megabits/s
D
C
Porta
10Megabits/s
Porta
100Megabits/s
concentrador
estações
estação
estação
6N2.B.3 - Token-passing bus (IEEE 802.4)
Conceito: Define uma tecnologia para implementação de redes com topologia em
barramento, com controle de acesso das estações ao meio de transmissão por passagem de
permissão.
O padrão IEEE 802.4, também conhecido como Token-passing bus, define uma tecnologia
para implementação de redes locais utilizando mecanismo de controle de acesso
determinístico ao meio. O Token-passing bus é um padrão bastante complexo, desenvolvido
principalmente para atender aos requisitos de robustez e desempenho de redes locais
industriais, usualmente empregadas na interligação de estações que comandam fábricas
automatizadas. O padrão especifica velocidades de 1, 5 e 10 Megabits/s. Apesar da topologia
física ser do tipo barramento, no que se refere ao controle de acesso ao meio, as estações estão
organizadas num anel lógico. Quando o anel lógico é inicializado, a estação de maior
prioridade ganha o direito de acessar ao meio por um certo tempo. Quando o tempo se esgota
ou não existem mais dados para enviar, a estação passa o controle para a próxima estação do
anel enviando um quadro de controle especial denominado token (ficha ou bastão). Como
apenas a estação detentora do token pode utilizar o meio, não existe colisão neste método de
acesso.
estação de maioir prioridade
da estação
anel lógico
3
10
sentido de
propagação
do token.
cabo coaxial
grosso
9
7
5
Hotwords
anel lógico: Denominação dada ao caminho fechado que determina a ordem na qual a
permissão de acesso é passada entre as estações. O anel lógico é programado fazendo com
que cada estação conheça o endereço da estação imediatamente anterior e imediatamente
posterior no anel.
prioridade: A prioridade da estação é definida na inicialização do anel lógico. As estações são
inseridas na ordem de seus endereços físicos, do maior para o menor. A estação de maior
endereço físico é considerada a estação de maior prioridade.
controle de acesso determinístico: Num método determinístico, ao contrário dos randômicos
(como o CSMA/CD), é possível prever o tempo máximo para que uma estação ganhe acesso
ao meio.
6N2.B.4 - Token-passing ring (IEEE 802.5)
Conceito: Define uma tecnologia para implementação de redes com topologia em anel,
com controle de acesso das estações ao meio de transmissão por passagem de permissão.
O padrão IEEE 802.5, também conhecido como Token-passing ring, define uma
tecnologia para implementação de redes locais com topologia em anel, utilizando mecanismo
de controle de acesso baseado na passagem de permissão. O padrão especifica velocidades de
4 ou 16 Megabits/s, utilizando como meio de transmissão o par trançado.
Os principais aspectos definidos pelo padrão IEEE 802.5 são os seguintes:





6N2-B4.1 - Controle de Acesso ao Meio
- Define os procedimentos para uma estação ganhar o direito de utilizar o meio para
transmitir informações. O mecanismo adotado no IEEE 802.5 é a passagem de
permissão.
6N2-B4.2 - Especificações Elétricas.
- Define a maneira como os bits de informação são representados eletricamente.
6N2-B4.3 - Especificações Físicas
- Define o tipo de cabeamento utilizado como meio físico de transmissão.
6N2-B4.4 - Formatação do quadro
- Define como as unidades de protocolo da camada de enlace de dados (quadros) são
formatados.
6N2-B4.5 - Desempenho da protocolo.
- Indica a capacidade da tecnologia em utilizar ao máximo a capacidade do meio de
transmissão.
6N2-B4.1 - Controle de Acesso ao Meio
Conceito: Define os procedimentos para uma estação ganhar o direito de utilizar o meio
para transmitir informações. O mecanismo adotado no IEEE 802.5 é a passagem de
permissão.
O padrão IEEE 802.5 define que o mecanismo de controle de acesso ao meio baseado em
passagem de permissão. Neste mecanismo, quando a estação detentora do direito de acessar o
meio termina de transmitir seus quadros, ela passa a permissão para a próxima estação do anel
transmitindo um quadro especial, denominado token (ficha ou bastão). Este procedimento
evita colisões, pois apenas a estação detentora tem permissão para acessar o meio. O
funcionamento simplificado deste protocolo pode ser ilustrado da seguinte maneira:
1. Um token circula pelo anel, sendo repetido de estação para estação.
2. Quando uma estação deseja transmitir informações, ela captura o token, isto é, ela não
o retransmite para estação seguinte.
3. A estação que capturou o token transmite o quadro de informação para próxima
estação informando os endereços de origem (o seu próprio) e de destino.
4. A estação que recebe o quadro compara o endereço de destino no cabeçalho do quadro
com o seu próprio endereço. Se os endereços coincidem, ela copia o quadro
internamente para processá-lo. Se os endereços não coincidirem, o quadro é ignorado.
Em ambos os casos, o quadro é repetido para estação seguinte do anel.
5. Após completar uma volta no anel, o quadro de informação retorna para própria
estação que o transmitiu. A estação transmissora, verificando que o endereço de
origem do quadro recebido é o seu próprio endereço, retira o quadro do anel, isto é,
não o retransmite para próxima estação.
6. Se a estação que detém o token tiver mais quadros para transmitir, o procedimento se
repete até os quadros acabarem ou tempo máximo de retenção do token se esgotar.
7. Quando a estação não tiver mais quadros para transmitir, ela libera a permissão de
acesso ao meio, transmitindo o token para a próxima estação do anel.
Exemplo:
Não quer transmitir.
1) um quadro especial de
controle denominado token
circula pelo anel, sendo
repetido de estação para
estação.
A
B
D
Não quer transmitir
Quer transmitir
C
Quer transmitir
A
B
D
2) a estação C, que deseja
transmitir, captura o token,
isto é, não o retransmite
para próxima estação.
C
3) a estação C transmite um
quadro de informação
informando os endereços de
origem e destino. Neste exemplo
o endereço de origem é destino.
Neste exemplo o destinatário é a
estação A.
4) a estação A ao receber o quadro
verifica que é a destinatária da
mensagem. Copia o quadro
internamente para processá-lo e
repassa uma cópia para estação B.
A
B
D
5) a estação B ignora o
quadro , e o retransmite
para estação C.
C
4) a estação D ao receber o
quadro verifica que o endereço
de destino não corresponde ao
seu e o ignora, retransmitindo
para estação seguinte.
A
B
D
C
7) Se a estação D tiver mais dados
para transmitir ela envia um novo
quadro no anel. Caso contrário, ela
libera a permissão de acesso ao
meio retransmindo o token para
estação D.
6) a estação D verifica que o
endereço de origem do quadro
recebido corresponde ao seu
próprio endereço e não o
retransmite.
6N2-B4.2 - Especificações Elétricas.
Conceito: Define a maneira como os bits de informação são representados eletricamente.
O padrão IEEE 802.5 especifica que o sinal é transmitido eletricamente através do meio
utilizando um mecanismo de codificação Manchester diferencial. A codificação em
Manchester diferencial é uma variação da codificação em Manchester. Na codificação
diferencial, a representação elétrica de cada bit depende do bit anterior. Se houver transição
no nível elétrico no início do intervalo do bit, então ele representa um "0" lógico, caso
contrário ele representa um "1" lógico. A codificação diferencial necessita de um
equipamento mais sofisticado, mas apresenta a vantagem de maior imunidade ao ruído que a
codificação em Machester convencional.
1
0
0
0
0
1
0
representação lógica binária
representação elétrica
em Manchester
+3 a +4.5V
representação elétrica
em Manchester
diferencial
-3 a -4.5V
A transição no
início do período do
bit indica nível "0".
A ausência de transição
no início do período do
bit indica nível "1".
Cada bit consome dois pulsos de relógio. A transição
na metade do período do bit auxilia na sincronização
da taxa de amostragem do sinal.
6N2-B4.3 - Especificações Físicas
Conceito: Define o tipo de cabeamento utilizado como meio físico de transmissão.
O padrão IEEE 802.5 determina a implementação da rede com os seguintes meios de
transmissão:


Cabo de par trançado blindado (STP) com 150 ohms de impedância, operando a 4 ou
16 Megabits/s, com no máximo 250 repetidores ligados ao anel.
Cabo de par trançado sem blindagem com 100 ohms (UTP) operando a 4 ou 16
Megabits/s, com no máximo 250 repetidores ligados ao anel (segundo a revisão
efetuada pelo comite IEEE em 1992).
A especificação física da rede inclui a possibilidade de utilizar concentradores passivos
ou ativos. O concentrador ativo difere do passivo no sentido de que possui repetidores
embutidos nas portas onde cada estação é conectada. Como os repetidores tem a capacidade
de amplificar o sinal, a distância máxima permitida entre o concentrador ativo e a estação é o
dobro da distância possível para um concentrador passivo.
Inserir figura da página 9.12.
Hotwords para figura:
TCU: Unidade de acoplamento ao tronco (Trunk Coupling Unit). Dispositivo que atua
como uma chave, podendo inserir ou retirar a estação do anel. A TCU está associada a um
repetidor, no caso de um concentrador ativo.
6N2-B4.4 - Formatação do Quadro
Conceito: Define como as unidades de protocolo da camada de enlace de dados
(quadros) são formatados.
Um quadro representa a unidade elementar de informação trocada entre as estações ao
nível da camada de enlace. O protocolo IEEE 802.5 especifica 2 tipos de quadros:
1) quadros de informação
SD
AC
FC
Endereço MAC Endereço MAC do Dados
FCS
ED
FS
(1 byte) (1 byte) (1 byte) do Destinatário
Remetente
(sem limite) (4 bytes) (1 byte) (1 byte)
(2 ou 6 bytes)
(2 ou 6 bits)
2) quadros de controle de permissão (token)
SD
(1 byte)
PPP
(3 bits)
AC
(1 byte)
T
(1 bits)
ED
(1 byte)
M
(1 bits)
RRR
(3 bits)
Hotwords:
Quadro de informação: Quadro que contém informações a serem trocadas entre as
estações.
Quadro de controle de permissão (token): Quadro utilizado para determinar qual estação
do anel deverá ganhar o direito de utilizar o meio para transmitir quadros de informação.
SD: Starting Delimiter (delimitador de início de quadro). Sequência especial 'JK0JK000'
que marca o início do quadro. J e K são símbolos que representam bits especiais usados na
codificação Manchester. Os bits J e K, ao contrário dos bits lógicos "0" e "1", não apresentam
uma transição de nível na metade do intervalo do bit. O bit J permanece no nível baixo e o bit
K permanece no nível alto, durante todo o intervalo do bit.
ED: End Delimiter (delimitador de fim de quadro). Sequência especial 'JK1JK1IE' que
marca o fim do quadro. J e K são símbolos que representam bits especiais usados na
codificação Manchester. Os bits J e K, ao contrário dos bits lógicos "0" e "1", não apresentam
uma transição de nível na metade do intervalo do bit. O bit J permanece no nível baixo e o bit
K permanece no nível alto, durante todo o intervalo do bit. O bit I indica se o quadro é o
último de uma sequência de transmissões efetuadas por uma estação (I='0') ou não (I='1'). O
bit E é colocado em '1' quando uma estação ao repetir um quadro encontra um erro de
checksum (verificado através do campo FCS).
AC: Access Control (controle de acesso). Sequência de 8 bits com o formato
'PPPTMRRR' que contém as informações de controle de permissão do token.
PPP: Conjunto de 3 bits que indicam a permissão corrente. São definidos oito níveis de
prioridade, crescendo de '000' (nível 0) até '111' (nível 7). Quando uma estação recebe um
token, ela só pode transmitir os quadros que tenham pemissão maior ou igual a permissão
corrente.
T: O bit T é igual a '0' na transmissão de um token, e igual a '1' na transmissão de um
quadro de informação. Quando uma estação recebe um quadro com o bit T em nível '0', ela
pode reter o token e transmitir os quadros que possuam prioriade maior ou igual a prioridade
indicada no token (bits PPP).
M: O bit M é usado pela estação monitora da rede para evitar que um token de prioridade
maior que 0 circule indefinidamento no anel, impedindo que as estações transmitam quadros
de baixa prioridade. A estação monitora é uma estação qualquer da rede, escolhida para
efetuar operações de controle de erros como perda ou duplicação do token. Toda vez que uma
estação qualquer emite um token, o bit M é colocado no nível "0". Quando o token passa pela
estação monitora pela primeira vez o bit M é colocado no nível "1". Se o token passar uma
segunda vez estação monitora com o bit M = "1", então nenhuma estação conseguiu capturar
o token e ele é regenerado com prioridade igual a 0.
RRR: Conjunto de 3 bits que indicam a permissão reservada. São definidos oito níveis de
prioridade, crescendo de '000' (nível 0) até '111' (nível 7). A reserva de permissão é feita pelas
estações quando elas repetem um quadro. Quando a estação deseja reservar uma prioridade
(mais alta que a corrente) ela altera os valores dos bits RRR ao copiar o quadro. Quando a
estação detentora do token termina de transmitir seus quadros, ela repassa a permissão ao
anel, criando um token com prioridade corrente (bits PPP) igual a prioridade indicada pelos
bits RRR. A reserva de prioridade faz com que o direito de transmissão chegue mais
rapidamente as estações com quadros mais prioritários, pois as estações com quadros menos
prioritários repassam o token sem transmitir seus quadros.
FC: Frame Control (controle de quadro). Sequência de oito bits que possui o formato
'FFZZZZZZ'. Os bits FF indicam se o quadro é de controle (FF = '11') ou informação
(FF='00'). Os bits 'ZZZZZZ' indicam o tipo de quadro de controle sendo transmitido.
Endereço MAC do Destinatário: Conjunto de 2 ou 6 bytes que identifica o receptor. Os
endereços MAC do padrão IEEE 802.5 são definidos da mesma maneira que para o padrão
IEEE 802.3.
Endereço MAC do Remetente: Conjunto de 2 ou 6 bytes que identifica o transmissor.
Dados: O campo de dados pode ser de qualquer tamanho, inclusive nulo. Este campo
pode ser utilizado tanto para transmitir informações trocadas pelos usuários (quadro de dados)
quanto informações de controle usadas pelo protocolo IEEE 802.5 (quadro de controle).
FCS: O campo FCS contém um verificador de redundância cíclica (CRC - Cyclic
Redundancy Check). O CRC é determinado pelo transmissor, aplicando um cálculo
matemático nos bits da mensagem. Ao receber o quadro o receptor reaplica a função
matemática sobre os bits recebidos. Se o valor calculado do CRC coincidir com o valor
recebido no campo FCS, então o quadro é considerado íntegro. Caso contrário o receptor
solicita ao transmissor para reenviar o quadro.
FS: Frame State (estado do quadro). Sequência de oito bits que possui o formato
'ACrrACrr'. Os bits 'r' são reservados para uso futuro. A estação transmissora envia quadros
com os bits A e C no nível '0'. Quando uma estação recebe um quadro e reconhece o seu
endereço, ela repete o quadro com os bits A = '1'. Mesmo reconhecendo o endereço a estação
de destino pode aceitar ou não o quadro. Se aceitar, os bits C são colocados no nível '1', caso
contrário permanecem em '0'. Quando a estação transmissora recebe seu quadro de volta (após
uma volta completa no anel) ela verifica os campos A e C para determinar se a transmissão
teve sucesso ou não.
6N2-B4.5 - Desempenho da protocolo
Conceito: Indica a capacidade da tecnologia em utilizar ao máximo a capacidade do meio
de transmissão
O padrão IEEE 802.5 especifica taxas nominais de transmissão de 4 ou 16 Megabits/s. Na
prática, devido ao tempo gasto para propagar o token, a taxa efetiva de transmissão é sempre
inferior a taxa nominal. O nível de ocupação do meio, simbolizado pela letra , pode ser
definido da seguinte forma:

Cn
C,
1
O desempenho do protocolo IEEE 802.5 piora muito quando o nível de ocupação do meio
 aumenta. De fato, quando  tende a 1 (100%) o tempo para uma estação acessar ao meio
tende ao infinito. Esta característica pode ser observada pelas seguinte relação:
L
tC 
vp
 N b
1 
1
Exemplo: Considere os seguintes parâmetros:





Comprimento total do anel: 1000 m
velocidade de propagação do meio: 200000 Km/s (aproximandamente a velocidade
de propagação de um sinal elétrico através do cobre).
Número de estações: 50
taxa nominal de transmissão: 16 Megabits/s
taxa de ocupação do meio: 90 %.
Com esta configuração, o tempo para uma estação acessar ao meio é 81,25 s.
Hotwords das Fórmulas
L: comprimento total do anel em metros.
b: atraso introduzido por cada estação para repetir um quador em s. Normalmente este
tempo correponde ao tempo gasto para transmitir um bit na taxa nominal cn.
vp: velocidade de propagação do meio, em metros/s.
Cn: taxa de transmissão nominal em Megabits/s.
C´: taxa de transmissão efetiva em Meagbits/s. Representa a soma do bits transmitidos
por todas as estações por unidade de tempo. Quando as estações não tem nada para transmitir
a taxa efetiva é zero. Quando o volume de dados a transmitir é muito alto, C' se aproxima da
taxa nominal Cn.
tc: tempo de ciclo. Representa o tempo médio para uma estação ganhar o direito de
acessar o meio duas vezes consecutivas. Este tempo depende de três fatores. Do tempo gasto
pelo token para se propagar através do anel, do tempo que cada estação consome para repetir
o token e do tempo que cada estação gasta em média transmitindo seus quadros quando ela
ganha o direito de usar o meio.
Observações para a fórmula:
A distância máxima varia entre 0 e 10 Km.
A velocidade de propagação é fixa, pois ela depende do meio.
O número de estações pode variar ente 1 e 250.
A taxa nominal de transmissão pode ser 4 ou 16 Megabits/s.
A taxa de ocupação do meio varia entre 0 e 0,999.
6N2.B.5 - DQDB (IEEE 802.6)
Conceito: Define uma tecnologia para implementação de redes com topologia em
barramento duplo, destinado a construção de redes metropolitanas.
O padrão IEEE 802.6, conhecido como DQDB (Distributed Queue Dual Bus), define uma
tecnologia para implementação de redes metropolitanas de alta velocidade com topologia em
barramento duplo. O objetivo da rede DQDB é prover serviços integrados de texto, voz e
vídeo numa grande extensão geográfica.
Os principais aspectos definidos pelo padrão IEEE 802.5 são os seguintes:



6N2-B5.1 - Topologia em Barra Dupla
- Consiste em duas barras unidirecionais com sentido de transmissão opostos que,
em conjunto, oferecem um serviço de comunicação full-duplex entre as estações.
6N2-B5.2 - Controle de Acesso ao Meio
- Define os procedimentos para uma estação ganhar o direito de utilizar o meio para
transmitir informações. O mecanismo adotado no IEEE 802.6 é a fila distribuída.
6N2-B5.3 - Formatação da Unidade de Dados
- Define como as unidades de dados do protocolo da camada de enlace de dados são
formatados. Segundo o padrão IEEE 802.6, a unidade de dados é denominada
célula DQDB.
6N2-B5.1 - Topologia em Barra Dupla
Conceito: Consiste em duas barras unidirecionais com sentido de transmissão opostos
que, em conjunto, oferecem um serviço de comunicação full duplex entre as estações.
Uma rede DQDB consiste em duas barras unidirecionais com sentido de transmissão
opostos, denominadas A e B que, em conjunto, oferecem um serviço de comunicação fullduplex. Cada estação se conecta as duas barras simultaneamente.
célula
DQDB
Terminador
Barra A
Gerador de
Quadros
...
Gerador de
Quadros
Barra B
Terminador
Hotwords
Gerador de Quadros: dispositivo responsável por gerar um fluxo constante de pequenos
quadros de 53 bytes de comprimento, denominados células DQDB.
Terminador: retira as células que chegam ao final da barra, evitando problemas de reflexão.
Célula DQDB: corresponde a unidade de informação utilizada pelo protocolo DQDB. Uma
célula DQDB é um pequeno quadro de 53 bytes de comprimento.
6N2-B5.2 - Controle de Acesso ao Meio
Conceito: Define os procedimentos para uma estação ganhar o direito de utilizar o meio
para transmitir informações. O mecanismo adotado no IEEE 802.6 é a fila distribuída.
O mecanismo adotado no IEEE 802.6 (DQDB) para controlar o acesso das estações ao
meio é a fila distribuída. No mecanismo de fila distribuída não existe colisão pois as estações
transmitem suas informações de maneira ordenada, em intervalos de tempo bem definidos. O
padrão determina dois tipos de mecanismo de controle de acesso:
Fila Pré-Arbitrada (Pre-Arbitrated - PA)
Fila Arbitrada (Queued Arbitrated - QA)
Princípios da Comunicação DQDB
1. Cada barra da rede DQDB possui um gerador de quadros em uma das extremidades,
que transmite um fluxo contínuo de quadros de 53 bytes de comprimento,
denominados células DQDB. Quando as células atingem o terminador na extremidade
oposta da barra, eles são retirados do meio.
2. As células recém saídas do gerador de quadros estão livres, isto é, não contém
informação. O estado da célula é indicado por um bit no seu cabeçalho de controle,
denominado "bit de ocupação". Para que uma estação possa transmitir, ela deve
capturar uma célula livre, marcar a célula como ocupada (bit de ocupação = 1) e
colocar as informações que deseja transmitir na célula.
3. Para uma estação transmitir seus dados ela precisa saber a posição relativa do
destinatário em relação a sua própria posição nas barras DQDB. Se o destinatário
estiver a direita ela envia a célula pela barra A. Se estiver a esquerda ela envia a célula
pela barra B.
4. Para evitar que a estação mais próxima do gerador de quadros monopolize o meio,
capturando todas as células livres antes que elas cheguem as demais estações, um
mecanismo de fila distribuída determina que nenhuma estação pode capturar uma
célula se outra estação tiver reservado uma célula livre anteriormente.
5. Uma estação reserva uma célula livre através do campo de reserva, contido no
cabeçalho de controle de cada célula. A requisição é feita na primeira célula livre
passando na barra oposta ao qual ela deseja transmitir. Por exemplo, para transmitir
uma célula através da barra A, ela precisa setar um bit de reserva de uma célula sendo
enviada através da barra B.
Exemplo
1) A estação B deseja enviar dados para estação D.
Terminador
Barra A
Gerador de
Quadros
A
B
C
D
Gerador de
Quadros
Barra B
Terminador
3) A estação B seta o bit de reserva no campo
de controle da primeira célula ainda não
reservada que passar por ela pela barra B.
4) A estação A verifica que uma estação
situada a sua direita reservou um quadro.
2) O gerador de quadros da barra B
gera continuamente células DQDB
livres. As celulas são transmitidas
ao longo do barramento passando
enventualmente pela estação B.
4) A estação C ignora o
quadro pois não é a
destinatária.
1) O gerador de quadros gera
continuamente células DQDB
livres.
5) Ao chegar na
estação D, a célula é
lida.
3) A células é marcada ocupada
e preenchida com dados pela
estação B. O destinatário é a
estação D.
6) Ao chegar ao
terminador, a célula
é descartada.
Terminador
Barra A
Gerador de
Quadros
A
B
C
D
Gerador de
Quadros
Barra B
Terminador
2) Mesmo que tenha algo para transmitir, a
estação A deixa a célula livre passar pois
sabe que outra estação requisitou primeiro.
6) Se a estação B tivesse que
enviar um quadro para estação A,
a barra B precisaria ser utilizada.
Hotwords
Fila Pré-Arbitrada (Pre-Arbitrated - PA) Para permitir serviços diferenciados para os usuários,
a banda passante da rede DQDB pode ser dividida em vários canais virtuais. Os canais
virtuais são identificados por um código contido no cabeçalho de cada célula, denominado
identificador de canal virtual (VCI). No método de fila pré-arbitrada, o gerador de quadros é
responsável por preencher o VCI de cada célula. O gerador garante assim que células de
mesmo VCI sejam geradas periodicamente, assegurando uma banda passante para cada canal
virtual préconfigurado.
Fila Arbitrada (Queued Arbitrated - QA): Neste método, o gerador de quadros emite células
livres sem reservá-las para nenhum canal específico. As estações ganham acesso ao meio
reservando células através do algoritmo de fila distribuída.
6N2.B.5.3 - Formatação da Unidade de Dados
Conceito: Define como as unidades de dados do protocolo da camada de enlace de
dados são formatados. Segundo o padrão IEEE 802.6, a unidade de dados é denominada
célula DQDB.
Uma célula DQDB (também chamada de slot) corresponde a unidade básica de
transferência de dados do padrão IEEE 802.6. Por ser muito pequena (53 bytes) a unidade de
dados do protocolo (PDU) da camada superior precisa ser fragmentada em várias células para
ser transmitida através da rede DQDB. As células são reagrupadas pelo receptor, regenerando
a PDU. Para as camadas superiores, o processo de framentação e reagrupamento de células é
transparente.
Célula DQDB
ACF
(1byte)
Cabeçalho
(4 bytes)
Carga
(48 bytes)
Unidade de Segmento
(44 bytes)
cabeçalho e cauda
contendo informações
de controle
Hotwords
ACF: Campo de controle de acesso. Este campo contém diversas informações de controle da
célula. As informações mais importantes neste campo são um bit de ocupação (busy bit) e um
campo de requisição, com três bits de requisição (request bit), um para cada nível de
prioridade. O bit de ocupação indica se a célula está livre ou ocupada. Os bits de requisição
são utilizados por uma estação para indicar as estações do barramento que ela tem dados a
transmitir, reservando assim células livres.
Cabeçalho: Contém informações que permitem implementar um serviço orientado a conexão
e efetuar controle de erro sobre as células transmitidas.
Carga: Além de informações de controle específicas, este campo contém as unidades de dados
de protocolo (PDU) recebido da camada superior. A PDU da camada superior precisa ser
fragmentada em vários segmentos para ser transmitida através das células. Cada porção da
PDU é armazenada no campo de 44 bytes, denominado unidade de segmento da célula. No
receptor as células são reagrupadas para construir a PDU original.
6N2.B.6 - Padrão IEEE 802.2 (LLC)
Conceito: Sub-camada (ou camada) correspondente a parte das funções da camada de
enlace de dados que independem da tecnologia de implementação da rede.
O padrão IEEE 802.2 divide as funções da camada de enlace nas subcamadas LLC
(Logical Link Control) e MAC (Medium Access Control). A camada MAC oferece serviços
de comunicação não confiável do tipo datagrama. A camada LLC tem a função de construir
serviços de comunicação confiável e orientados a conexão sobre a camada MAC.
cabeçalho inserido
pela camada LLC.
cabeçalho
inserido pela
camada MAC
MAC
cauda inserida
pela camada
MAC
camada de
rede
pacote
LLC
pacote
LLC
pacote
camada de
enlace de
dados
MAC
LLC
A camada LLC pode
oferecer serviços de
comunicação
confiáveis ou não
confiáveis, orientados
a conexão ou não.
MAC
A camada MAC
oferece um serviço de
comunicação nãoorientado a conexão e
não confiável.
O padrão IEEE 802.2 divide as funções da camada
de enlace nas subcamadas LLC e MAC.
Hotwords
comunicação não confiável: o recebimento dos quadros não é confirmado pela estação
receptora. Como o transmissor não retransmite os quadros perdidos, não há garantia de
entrega dos quadros transmitidos.
datagrama: também chamado de não-orientado a conexão. Este tipo de serviço não garante
que os quadros cheguem no receptor na mesma ordem em que foram transmitidos.
comunicação confiável: o recebimento dos quadros é confirmado pelo receptor. Como o
transmissor retransmite os quadros não confirmados, existe garantia de entrega de todos os
quadros transmitidos.
orientado a conexão: também chamado de circuito virtual. Este tipo de serviço garante que os
quadros chegam na mesma ordem em que foram transmitidos (controle de seqüência).
6N2-C
Protocolos ANSI X.3T9-X
O ANSI é uma organização americana ligada a ISO, responsável pela formulação de
padrões para tecnologias de implementação de redes de computadores. Alguns padrões
elaborados pelo subcomitê ANSI X.3T9 deram origem a padrões importantes para tecnologias
de redes de alta velocidade. Entre os padrões mais difundidos elaborados pelo comitê estão:
FDDI (padrão ANSI X.3T9.5) e HPPI (padrão ANSI X.3T9.3).


6N2.C.1 - FDDI (Fiber Data Distributed Interface)
6N2.C.2 - HPPI (High Performance Parallel Interface)
Hotwords:
ISO: A International Organization for Standardization é a principal organização no que
se refere a elaboração de padrões de comunicação de alcance mundial.
ANSI: O American National Standards Institute é estruturado em diversos subcomitês
técnicos. Cada subcomitê é responsável por elaborar padrões para áreas técnicas específicas,
como processamento de informação e telecomunicações.
ANSI X3T9: designação dada ao sub-comitê da ANSI responsável pela elaboração de
padrões para tecnologias na área de processamento de informações.
6N2-C1 FDDI (Fiber Data Distributed Interface)
Conceito: Rede de fibra ótica de alto desempenho, com topologia em anel, utilizando o
método de controle de acesso ao meio por passagem de permissão (token-ring).
FDDI é uma rede de duplo anel usando fibra ótica como meio físico para transmissão de
dados a uma taxa de 100 Mbits/s. A tecnologia foi proposta para implementação de redes de
alta velocidade de propósito geral, cobrindo distâncias de até 200 Km com até 1000 estações
interconectadas. Os principais aspectos relativos ao padrão FDDI são:





6N2-C1.1 - Topologia em anel duplo
- Consiste em dois aneis unidirecionais com sentido de transmissão opostos que, em
conjunto, oferecem um serviço de comunicação full-duplex entre as estações.
6N2-C1.2 - Controle de Acesso ao Meio
- Define os procedimentos para uma estação ganhar o direito de utilizar o meio para
transmitir informações. O mecanismo adotado no FDDI é a passagem de
permissão.
6N2-C1.3 - Especificações Elétricas.
- Define a maneira como os bits de informação são representados eletricamente.
6N2-C1.4 - Formatação do quadro
- Define como as unidades de protocolo da camada de enlace de dados (quadros) são
formatados.
6N2-C1.5 - Extensões da Tecnologia.
- Extensões efetuadas sobre o padrão original, oferecendo novos serviços de
comunicação.
6N2-C1.1 - Topologia em Anel Duplo
Conceito: Consiste em dois aneis unidirecionais com sentido de transmissão opostos que,
em conjunto, oferecem um serviço de comunicação full-duplex entre as estações.
O padrão FDDI define uma topologia em anel duplo, e duas classes de estações: A e B.
As estações da classe A se conectam aos dois anéis simultaneamente, beneficiando-se de um
serviço de comunicação full-duplex. As estações da classe B possuem interfaces de conexão
mais simples, ligando-se a apenas um dos aneis. O padrão recomenda sempre que possível a
utilização de estações da classe A pois estas beneficiam-se de melhor desempenho e melhor
tolerância a falhas.
uma estação da
classe A se
conecta
simultaneamente
ao dois anéis.
sentido de
transmissão do
anel.
A
B
D
C
uma estação da
classe B se
conecta a apenas
um anel.
a conexão da estação com o anel é
feita através de chaves de bypass.
A chave de bypass desconecta a
estação da rede em caso de falha,
evitando a descontinuidade do
anel.
Reconfiguração do anel em caso de falha
No evento de uma falha de continuidade em um único ponto, como no caso de rompimento
das fibras, os aneis são fundidos formando um anel simples com aproximadamente o dobro do
comprimento.
no caso de rompimento da fibra, as
estações de classe A fundem os anéis,
formando um caminho fechado único.
a distância
máxima entre
duas estações
no anel é 2 Km.
A
pontos de
reconfiguração
ponto de
rompimento
D
pontos de
reconfiguração
C
Exemplo de topologia FDDI usando concentradores
A utilização de concentradores permite reconfigurar o anel em presença de falhas mesmo na
presença de estações classe B.
ponto de rompimento da fibra
estação
classe A
estação
classe B
estação
classe A
estação estação
classe classe
B
B
estação
classe B
estação
classe
A
estação
classe A
estação estação
classe classe
B
B
estação estação
classe B classe B
estação
classe A
estação
classe A
6N2-C1.2 - Controle de Acesso ao Meio
Conceito: Define os procedimentos para uma estação ganhar o direito de utilizar o meio
para transmitir informações. O mecanismo adotado no FDDI é a passagem de permissão.
O padrão FDDI define um mecanismo de acesso por passagem de permissão muito
parecido com o token-ring (IEEE 802.5). Por ser destinado a construir redes de longa
distância (a extensão total do anel pode chegar a 200Km), o FDDI utiliza melhor a banda
passante do anel fazendo com que as estações transmitam o token a estação seguinte
imediatamente após a transmissão dos seus quadros. Esta característica permite que vários
transmissões ocorram simultaneamente através do anel.
Exemplo de passagem de token no FDDI
Neste exemplo, ocorrem duas comunicações simultâneas em uma única volta do token: a
estação A envia dados para estação D e a estação B enviará dados para estação C.
2) Assim que ela termina de
transmitir seus quadros, ela
coloca um token no anel.
token
1) A estação A captura
o token e transmite
quadros destinados a
estação D.
quadros de informação
destinados a estação
D.
A
D
D
D
B
D
C
1) A estação B retransmite os
quadros destinados a D, mas
captura o token.
A
B
D
C
D
C
D
D
C
3) A estação B transmite os
quadros destinados a estação
C e recoloca o token no anel.
4) A estação C ignora os
quadros destinados a estação
D, retransmitindo-os a estação
seguinte.
A
D
D
D
B
D
3) a estação D lê os
quadros destinados a
ela, e os repete para
estação seguinte.
C
C
C
2) como a estação C
não tem dados a
transmitir, ela não
captura o token
1) a estação C lê os
quadros destinados a
ela, e os repete para
estação seguinte.
a estação A retira os
quadros que transmitiu,
repasando os demais a
estação seguinte.
A
C
C
B
D
C
A
a estação B retira os
quadros que
transmitiu, passando
apenas o token para
estação seguinte.
B
D
C
Hotwords:
passagem de permissão: neste mecanismo, quando a estação detentora do direito de
acessar o meio termina de transmitir seus quadros, ela passa a permissão para a próxima
estação do anel transmitindo um quadro especial, denominado token (ficha ou bastão). Este
procedimento evita colisões, pois apenas a estação detentora tem permissão para acessar o
meio.
token: quadro de controle especial que coordena a passagem de permissão entre as
estações.
6N2-C1.3 - Especificações Elétricas.
Conceito: Define a maneira como os bits de informação são representados eletricamente.
O padrão FDDI especifica que o sinal é representado fisicamente utilizando um
mecanismo de codificação NRZI (NonReturn-to-Zero Inverted), onde o "1" lógico é
representado por uma transição no meio do período do bit, e o "0" lógico pela ausência de
transição.
o período do bit
equivale a um
ciclo de relógio
1
0
0
1
0
1
0
representação lógica binária
representação elétrica
em NZRI
a ausência de transição
durante o período do
bit indica nível lógico
"0".
A transição no meio
do período do bit
indica nível "1".
O objetivo desta codificação é que as transições (associadas ao nível lógico 1) sirvam para
sincronizar os relógios do transmissor e do receptor. Para garantir a presença de transições em
intervalos regulares, o FDDI utiliza uma mecanismo de codificação 4 entre 5.
Tabela de símbolos
O princípio de codificação 4 entre 5 utiliza símbolos de 5 bits para representar o sinal
transmitido. O padrão FDDI define que a transmissão é codificada através 24 símbolos: 16
para dados e 8 para controle.
Símbolo de dados
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
Valor de 5 bits
11110
01001
10100
10101
01010
01011
01110
01111
10010
10011
10110
10111
Significado
Os símbolos de dados são usados para
transmitir os dados dos usuários. O alfabeto
de 16 símbolos representa todas as
combinações possíveis de um conjunto de 4
bits, sendo suficiente para representar
qualquer tipo de informação.
1100
1101
1110
1111
Símbolo de Controle
Q (quiet)
I (idle)
H (halt)
J (starting delimiter)
K (starting delimiter)
T (ending delimiter)
R (control reset)
S (control set)
11010
11011
11100
11101
Valor de 5 bits
00000
11111
00100
11000
10001
01101
00111
11001
Significado
Símbolos utilizados para sinalizações ao nível
de hardware.
Símbolos utilizados para marcar o início e o
fim dos quadros FDDI.
Símbolos utilizados como indicadores de
controle.
Hotwords
codificação 4 entre 5: Princípio de codificação em que os dados são agrupados em
seqüências de 4 bits. Cada conjunto de 4 bits é substituído por um símbolo equivalente de 5
bits, de acordo com uma tabela de codificação. O transmissor envia efetivamente os símbolos
e não os 4 bits originais. O receptor, por sua vez, reconverte os símbolos de 5 bits nos 4 bits
originais utilizando a tabela de codificação de maneira inversa ao transmissor. A introdução
de um bit a mais permite garantir que nunca haverão mais de 3 zeros consecutivos. Esta
característica, em combinação com a codificação NRZI, garante a presença de transições
regulares no sinal transmitido, facilitando a sincronização entre o transmissor e o receptor.
6N2-C1.4 - Formatação do Quadro
Conceito: Define como as unidades de protocolo da camada de enlace de dados
(quadros) são formatados.
Um quadro representa a unidade elementar de informação trocada entre as estações ao
nível da camada de enlace. Devido ao princípio de codificação 4 entre 5 adotado pelo padrão
FDDI, o tamanho dos campos dos quadros é especificado em símbolos e não em bytes. O
protocolo FDDI especifica 2 tipos de quadros:
1) quadros de informação
PA
SD
(16 ou mais (2 símbolos)
símbolos)
FC
(2 símbolos)
Endereço MAC do
Destinatário
(4 ou 12 símbolos)
Endereço MAC do
Remetente
(4 ou 12 símbolos)
Dados
FCS
(menos que (8 símbolos)
9000 símbolos)
ED
(1 símbolo)
FS
(3 ou
mais
símbolos)
2) quadros de controle de permissão (token)
PA
SD
FC
ED
(16 ou mais (2 símbolos) (2 símbolos) (2 símbolos)
símbolos)
Hotwords:
Quadro de informação: Quadro que contém informações a serem trocadas entre as
estações.
Quadro de controle de permissão (token): Quadro utilizado para determinar qual estação
do anel deverá ganhar o direito de utilizar o meio para transmitir quadros de informação.
PA: seqüência de símbolos de controle do tipo I (idle) que precede cada transmissão, e
auxilia na sincronização entre o transmissor e o receptor.
SD: Starting Delimiter (delimitador de início de quadro). Consiste nos símbolos de
controle J e K enviados em seqüência.
ED: End Delimiter (delimitador de fim de quadro). Consiste de um símbolo de controle
do tipo T no caso de um quadro de informação, e de dois símbolos T no caso de um quadro do
tipo token.
FC: Frame Control (controle de quadro). Seqüência de oito bits (convertido para 2
símbolos usando a codificação 4 entre 5) que possui o formato 'CLFFZZZZ'. O bit C indica se
se o quadro pertence a uma comunicação síncrona ou assíncrona. O bit L indica o
comprimento do endereço (L=1 para endereços de 4 símbolos e L=0 para endereços de 12
símbolos). Os bits FF indicam os diversos tipos de quadros (permissão, controle, dados, etc.)
Os bits 'ZZZZ' complementam as informações de tipo para cada combinação de bits FF.
Endereço MAC do Destinatário: Conjunto de 2 ou 6 bytes (4 ou 12 símbolos) que
identifica o receptor. Os endereços MAC do padrão FDDI são definidos da mesma maneira
que para o padrão IEEE 802.
Endereço MAC do Remetente: Conjunto de 2 ou 6 bytes (4 ou 12 símbolos) que
identifica o transmissor. Os endereços MAC do padrão FDDI são definidos da mesma
maneira que para o padrão IEEE 802.
Dados: O campo de dados pode ser de qualquer tamanho, inclusive nulo. Este campo é
utilizado para transportar a unidade de dados do protocolo (PDU) da camada superior
(normalmente LLC ou rede).
FCS: O campo FCS contém um verificador de redundância cíclica (CRC - Cyclic
Redundancy Check). O CRC é determinado pelo transmissor, aplicando um cálculo
matemático nos bits da mensagem. Ao receber o quadro o receptor reaplica a função
matemática sobre os bits recebidos. Se o valor calculado do CRC coincidir com o valor
recebido no campo FCS, então o quadro é considerado íntegro. Caso contrário o receptor
solicita ao transmissor para reenviar o quadro.
FS: Frame State (estado do quadro). Sequência de 3 ou mais símbolos do tipo R ou S,
seguido de um símbolo do tipo T. As informações neste campo são preenchidas pelas estações
receptoras, permitindo indicar três tipos de situações: se o endereço de destino do quadro foi
reconhecido por alguma estação, se o quadro foi aceito pela estação de destino ou se a estação
de destino encontrou um erro no quadro. Quando o quadro completa sua volta no anel, a
estação transmissora analisa este campo para identificar se sua transmissão teve sucesso ou
não.
6N2-C1.5 - Extensões da Tecnologia.
Conceito: Extensões efetuadas sobre o padrão original, oferecendo novos serviços de
comunicação.
O desenvolvimento do padrão FDDI foi iniciado no início dos anos 80. Desde então, o
foram desenvolvidas extensões oferecendo novas classes de serviços ao padrão original. A
primeira extensão foi o FDDI-II, cujo desenvolvimento iniciou em 1995, que acrescentou a
classe de serviço de transmissão isócrona ao padrão original. O padrão emergente FDDI-III
mantém todos os serviços dos padrões anteriores, e acrescenta novos serviços de comunicação
com velocidades de comunicação superiores.
FDDI-III
FDDI-II
FDDI
- Velocidades de
100 Mbps
- Serviço de
transmissão
síncrona
- Serviço de
transmissão
assíncrona
- Velocidades de 100
Mbps
- Serviço de
transmissão
síncrona
- Serviço de
transmissão
assíncrona
- Serviço de
transmissão
isócrono
- Velocidades
superiores a 1Gbit/s.
- Incorpora todos os
serviços dos padrões
anteriores.
- Acrescenta novos
serviços como modo
de transferência
assíncrona (ATMAsyncronous
transfermode).
Hotwords:
serviço de transmissão síncrona: Neste modo, o protocolo garante uma banda passante para os
dados transmitido e um tempo máximo para a estação ganhar o direito de acessar o meio. Este
tempo é definido como duas vezes o valor de TTRT (Target Token Rotation Time). O TTRT é
um tempo negociado pelas estações na inicialização do anel, indicando o tempo máximo para
o token dar uma volta completa no anel. A quantidade de quadros que cada estação pode
transmitir cada vez que ela captura o token é limitada a uma porcentagem pré-negociada do
TTRT. A soma total das porcentagens de tempo gastas por todas as estações do anel não pode
exceder ao TTRT.
serviço de transmissão assíncrona: Neste modo, o protocolo não garante nenhum limite
superior para o retardo de transferência. A transmissão assíncrona utiliza a banda passante que
sobra da transmissão síncrona. Para determinar se existe banda disponível cada estação
controla o tempo que o token leva para passar duas vezes consecutiva por ela. Este tempo é
denominado TRT (Token Rotation Time). Uma estação determina que existe banda disponível
quando o TRT é menor ao tempo máximo TTRT (Target Token Rotation Time) definido para
transmissão síncrona. A estação pode transmitir quadros assíncronos usando a diferença de
tempo TTRT - TRT. Se ao receber o token o TRT for superior ao TTRT, então a estação só
pode transmitir quadros síncronos.
transmissão isócrona: Este modo permite que o protocolo ofereça serviços de comunicação do
tipo comutado por circuito, isto é, com canais de comunicação dedicados. Estes canais são
denominados isócronos. Para isto, o padrão FDDI-II divide a banda passante de 100Mbits/s
em 16 canais de banda larga (usando 98,308 Megabits/s da banda total de 100 Megabits/s) e
um canal residual de 1Megabit/s para serviços não-isócronos (transmissão comutada por
pacotes, síncrona ou assíncrona). Os canais isócronos podem ser alocados ou desalocados em
tempo real. A banda liberada dos canais isócronos é acrescida ao canal não-isócrono. A
transmissão isócrona é especialmente apropriada para transmissão de sinais de voz e vídeo.
6N2.C.2 - HPPI (High Performance Parallel Interface)
Conceito: Padrão para interligação entre dispositivos localizados a curtas distâncias, que
transmite os bits de informação em paralelo e em velocidades elevadas.
HPPI (High Performance Parallel Interface) é um padrão de tecnologia desenvolvida para
conectar dispositivos a curtas distâncias e altas velocidades. Ao contrário da maioria dos
padrões para comunicação em redes locais, o HPPI transmite palavras ao invés de bits.
Existem várias versões do HPPI transmitindo 32 ou 64 bits em paralelo, em velocidades
variando de 0,8 a 1,6 Gigabits/s. Novos padrões HIPPI suportando taxas de transferência de
6,4 Gigabits/s estão em curso de desenvolvimento. HIPPI tornou-se um padrão ANSI oficial
em 1990 (ANSI X3T9.3) e é usado principalmente para conectar computadores de alto
desempenho e para prover backbones de alta-velocidade para redes locais.
computador de
alto desempenho
dados transmitidos
em paralelo
computador de
alto desempenho
estação
estação
Switch
computador de
alto desempenho
estação
computador de
alto desempenho
dispositivo de
armazenamento
Hotwords
palavras: uma palavra é um conjunto de bytes que o processador consegue manipular de
uma única vez, através de instruções simples. Geralmente, o tamanho da palavra varia de 8 a
64 bits, dependendo do tipo de processador usado no computador.
switch: o switch HIPPI é responsável por estabelecer as conexões entre os dispositivos
que participam da rede HIPPI. A comunicação através do HIPPI é orientada a conexão, isto é,
antes do início da comunicação o transmissor solicita o estabelecimento da conexão com o
distinatário ao switch. Após completar a transmissão, o transmissor envia uma mensagem
solicitando a liberação da conexão.
6N2-D
Arquitetura TCP/IP
A arquitetura TCP/IP é um dos modelos de software de rede mais populares da
atualidade. Deve-se observar que o termo consagrado TCP/IP refere-se a apenas 2 protocolos
de uma ampla família de protocolos. Um nome mais apropriado para o software de rede
baseado nos protocolos TCP/IP seria conjunto de protocolos internet (Internet Protocol Suite).
Esses protocolos são não-proprietários e constituem a base para construção da rede mundial
Internet, o que motivou sua adoção também em redes locais e redes corporativas.
gateway
internet
internet
REDE
REDE
REDE
REDE
6N2-D.1. Modelo em Camadas TCP/IP.
6N2-D.2. Protocolos do nível enlace de dados e físico.
6N2-D.3. Protocolos do nível rede.
6N2-D.4. Protocolos do nível de transporte.
6N2-D.5. Protocolos do nível aplicação.
Hotwords
TCP/IP: Abreviatura de Transmission Control Protocol/Internet Protocol.
internet: Conjunto de redes interligadas, formando uma rede geograficamente distribuída.
rede mundial Internet: rede pública geograficamente distribuída, de alcance mundial, montada
segundo a arquitetura TCP/IP.
gateway internet: Também chamado de roteador internet. Dispositivo que conecta duas ou
mais redes dentro de uma internet.
não-proprietários: termo utilizado para indicar que os direitos de utilização de uma tecnologia
não pertencem a nenhum fabricante específico. Os protocolos TCP/IP não são definidos por
organismos normalizadores, sendo considerados por isso padrões de facto. (Quando os
padrões são definidos por uma instituição legalmente constituída para elaboração de padrões,
como a ISO, o padrão é dito de jure).
6N2-D.1. Modelo em camadas TCP/IP
Conceito: A arquitetura TCP/IP apresenta um modelo de software de rede em camadas,
similar ao modelo OSI.
A arquitetura TCP/IP refere-se a uma ampla família de protocolos, que suportam todas as
funções necessárias para implementar tanto redes locais (LAN) quanto redes geograficamente
distribuídas (WAN). Os protocolos da arquitetura TCP/IP são organizados num modelo com
menos camadas que o modelo OSI, o que contribuiu para o seu grande sucesso no mundo
comercial e acadêmico.
OSI
Aplicação
TCP/IP
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Transmissão
Rede
Rede
Enlace de Dados
Enlace de Dados
Física
Física
Hotwords:
Aplicação: A camada de aplicação agrupa funções das camadas sessão, apresentação e
aplicação do modelo OSI. Essa camada é composta por um conjunto amplo de protocolos que
oferecem serviços específicos ao nível do usuário, como por exemplo: FTP (Protocolo de
Transferência de Arquivos), TELNET (Protocolo para execução de comandos remotos),
SMTP (protocolo para correio eletrônico), etc.
Transmissão: A camada de transmissão guarda uma relação direta com o protocolo de
transporte do modelo OSI. Dependendo do tipo de serviço de comunicação utilizado, as
funções da camada de transmissão podem ser executadas pelos protocolos TCP ou UDP. O
protocolo TCP (Transmission Control Protocol) oferece serviços de comunicação confiáveis
e orientados a conexão. O protocolo UDP (User Datagram Protocol) oferece serviços do tipo
datagrama, isto é, não orientados a conexão.
Rede: As funções da camada de rede são executadas principalmente pelo protocolo IP
(Internet Protocol). O protocolo IP oferece um serviço de comunicação não orientado a
conexão (datagrama). Sua função é definir a rota dos datagramas e encaminhá-los até seu
destino final. Observe que o protocolo TCP constrói um serviço orientado a conexão sobre o
protocolo IP, que é, como foi dito, não orientado a conexão.
Enlace de Dados: A camada de enlace de dados é a mesma do modelo OSI. As redes TCP/IP
são usualmente construídas sobre tecnologias padronizadas para implementação de redes
locais, como Ethernet ou Token-Ring.
Física: A camada física é a mesma do modelo OSI. As redes TCP/IP são usualmente
construídas usando placas adaptadores e cabeamento idênticos aos definidos pelos padrões
para redes locais.
6N2-D.2. Protocolos do nível enlace de dados e físico.
Conceito: A arquitetura TCP/IP descreve apenas o comportamento das camadas
superiores do software de rede, a partir da camada de rede. Não existe nenhuma restrição
quanto a tecnologia utilizada aos níveis de enlace de dados e físico.
A arquitetura TCP/IP não impõe nenhuma restrição quanto a implementação dos níveis
de enlace de dados e físico das redes que interliga. A função desses níveis pode ser executada
através de qualquer tecnologia para implementação de redes locais, como Ethernet ou Token
Ring.
Aplicação
Protocolos
da família
TCP/IP.
Transmissão
definem mecanismos de
comunicação que
funcionam de maneira
transparente através
das redes interligadas.
Rede
Interface de Rede
Ethernet,
Token-Ring,
etc.
Enlace de Dados
Física
definem os mecanismos de
comunicação no interior de
uma rede local.
Interface de Rede: A integração da arquitetura TCP/IP com as camadas inferiores se faz por
meio da interface de rede, responsável por encapsular os datagramas IP nos quadros da
camada de enlace de dados.
6N2-D.3. Protocolos do nível de rede.
Conceito: As funções da camada de rede são executadas principalmente pelo protocolo
IP (Internet Protocol). Sua função é definir a rota dos datagramas e encaminhá-los através dos
roteadores internet até seu destino final.
O protocolo IP oferece um serviço de comunicação não orientado a conexão
(datagrama). Sua função é definir a rota dos datagramas e encaminhá-los até seu destino
final. O protocolo IP associa a cada estação um endereço IP, que permite identificar uma
estação de maneira única, mesmo com várias redes interconectadas. As funções do protocolo
IP são complementadas pelo protocolo ICMP.
Aplicação
nos protocolos
superiores, as estações
são idenficadas por
endereços IPs.
placa
adaptadora
de rede
Transporte
Rede
protocolos IP e ICMP
Interface de Rede
Enlace de Dados
Física




nos procolos inferiores as
estações são idenficadas
por endereços físicos,
associados as placas
adaptadoras de rede.
6N2-D.3.1. Endereços IP
6N2-D.3.2. Datagrama IP
6N2-D.3.3. Mapeamento de Endereços
6N2-D.3.4. Roteamento
Hotwords:
endereço IP: número de 32 bits utilizado para identificar as estações numa arquitetura TCP/IP.
Cada endereço IP é único entre todas as estações conectadas na internet.
Datagrama: Nome da unidade de dados do protocolo de rede não orientado a conexão.
ICMP: "Internet control message protocol". Protocolo de rede muito simples, complementar
ao protocolo IP, usado para trocar mensagens de erro e descobrir informações sobre a rede. O
ICMP é destinado principalmente para uso interno do software TCP/IP, e não para fornecer
serviços ao nível de usuário.
6N2-D.3.1. Endereços IP
Conceito: Número de 32 bits utilizado para identificar as estações numa arquitetura
TCP/IP. Cada endereço IP é único entre todas as estações conectadas numa internet.
Os endereços IPs são números de 32 bits, representados usualmente numa notação
decimal pontuada. Cada endereço IP é composto de duas partes, um identificador de rede e
um identificador do host.
Endereço IP de 32 bits
Identificador da
rede
host
Identificador do
host
REDE
REDE
internet
hosts com o
mesmo
identificador de
rede.
hosts com
identificadores de
rede distintos.
REDE
REDE
classes de endereçamento
O número de bits utilizados pelo identificador da rede e pelo identificador de host
dependem da classe de endereçamento utilizada. São definidas 5 classes de endereçamento:
Classe
Formato do Endereço
A
1 bit fixo usado para identificar a
classe do endereço
0
B
Identificador
da Rede
Identificador do
Host
7 bits
24 bits
2 bits fixos usados para identificar a
classe do endereço
10
Identificador
da Rede
Identificador do
Host
14 bits
16 bits
Organização da
Rede
permite definir 127
redes distintas, cada
uma com até
16777216 hosts.
Intervalo dos endereços
da classe
de 1.0.0.0 até
127.255.255.255.
permite definir até
16384 redes
distintas, cada uma
com 65535 hosts.
de 128.0.0.0 até
191.255.2555.255.
C
3 bits fixos usados para identificar a
classe do endereço
110
D
Identificador
da Rede
Identificador do
Host
21 bits
8 bits
4 bits fixos usados para identificar a
classe do endereço
1110
E
permite definir até
2097152 redes
distintas, cada uma
com 255 hosts.
de 192.0.0.0 até
233.255.2555.255.
Classe
reservada de 224.0.0.0 até
para endereçamento 239.255.2555.255.
em multicast.
Endereço de Multicast
5 bits fixos usados para identificar a
classe do endereço
11110
Classe resevada para de 248.0.0.0 até
novas
247.255.2555.255.
implementações.
Não Definido
Endereços IP especiais
Alguns endereços IP possuem significado especial, e não podem ser atribuídos a
nenhuma estação. Os endereços especiais estão resumidos na tabela a seguir:
Endereço
0.0.0.0
0.x.x.x, onde x.x.x é o endereço do host numa rede classe A
0.0.y.y, onde y.y é o endereço do host numa rede classe B
0.0.0.z, onde z é o endereço o host numa rede classe C
255.255.255.255
x.255.255.255, onde x é o identificador de uma rede classe A
y.y.255.255, onde y.y é o identificador de uma rede classe B
z.z.z.255, onde z.z.z é o identificador de uma rede classe C
127.x.x.x
Significado
Indica o próprio host. Esse endereço só é utilizado
no momento da inicialização da estação.
Envia para o host especificado, assumindo a
estação transmissora e receptora estão na mesma
rede.
Envia o datagrama em broadcast na rede local
Envia o datagrama em broadcast numa rede
externa.
Reservado para loopback.
Hotwords
loopback: Enviar para si mesmo. Os datagramas com endereço IP 127.x.x.x não são enviados
para rede. Eles são tratados localmente pela própria estação como datagramas recebidos. Essa
função é útil para efetuar testes e para otimizar a comunicação entre processos num mesmo
computador.
exemplo de atribuição de endereços IP
Numa rede TCP/IP todas os hosts pertencentes a uma mesma rede devem possuir o mesmo
identificador de rede. Para que estações com identificadores de redes distintos possam se
conectar é preciso interligá-las através de um roteador.
identificador
do host
identificador de
rede
192.57.49.3
192.57.49.4
192.57.49.6
192.57.49.7
128.57.49.5
roteador
endereço classe C
128.57.50.2
192.57.50.3
192.57.50.4
192.57.50.5
192.57.50.6
O roteador possui dois endereços IP,
um para cada rede.
Hotwords:
identificador da rede: identifica uma rede conectada à internet. Todos os hosts conectados a
uma dada rede possuem o mesmo identificador de rede, o que permite aos roteadores localizar
rapidamente a rede a qual pertence uma estação (host).
identificador do host: identifica uma única estação (host) dentro da rede. Dentro de uma
mesma rede não podem haver duas estações com o mesmo identificador de host.
host: termo utilizado para designar uma estação conectada a uma internet. O host representa
genericamente qualquer computador da rede.
notação decimal pontuada: nesta notação, os 32 bits são agrupados em 4 bytes. Cada byte é
convertido para sua representação decimal equivalente, formando um endereço composto por
quatro números separadas por pontos. Exemplo:
2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120
10000000 00001010 00000010 00011110
27=128
23+21=10
21=2
128.10.2.30
notação binária
24+23+22+21=30
notação decimal pontuada
6N2-D.3.2. Datagrama IP
Conceito: Denominação dada à unidade de dados do protocolo de rede IP.
Na arquitetura TCP/IP o fluxo de dados é transmitido em unidades de dados denominadas
datagrama. Um datagrama consiste basicamente em duas partes: um cabeçalho de controle e
um campo de dados.
Datagrama
Cabeçalho de Controle

Campo de Dados
Encapsulamento
Os datagramas são transportados no campo de dados do quadros da camada de enlace de
dados, num processo conhecido como encapsulamento.
Cabeçalho do
datagrama
Cabeçalho do
quadro

Campo de dados do datagrama
Campo de dados do quadro
Camada de rede
Camada de enlace
de dados
Fragmentação e remontagem de datagramas
O tamanho máximo permitido para os quadros pode ser inferior ao tamanho máximo de
um datagrama. Por exemplo, as redes Ethernet limitam o tamanho dos quadros a apenas 1500
bytes, enquanto os datagramas IP podem chegar até 64 K bytes. Nesse caso, é necessário
transmitir um datragrama utilizando vários quadros. Neste processo, o campo de dados é
dividido em vários fragmentos, cada um suficientemente pequeno para caber num quadro.
Cada fragmento é transportado através da rede TCP/IP como se fosse um datagrama
independente. O processo de fragmentação é efetuado pelas estações transmissoras e pelos
roteadores que transportam os datagramas. Como os roteadores interligam redes de
tecnologias diferentes, sempre que necessário, eles fragmentam ainda mais o datagrama para
adaptá-lo a rede de destino. No destino final, a estação receptora reagrupa os fragmentos
reconstruindo o datagrama original.
Cabeçalho do
datagrama
Campo de dados do datagrama
600
0
Dados1
o cabeçalho do
datagrama
original é
reproduzido em
cada um dos
segmentos.
1500 bytes
1200
Dados2
Dados3
Cabeçalho do
datagrama
Dados1
Fragmento 1 (Deslocamento 0)
Cabeçalho do
datagrama
Dados2
Fragmento 2 (Deslocamento 600)
Cabeçalho do
datagrama
Dados3
Fragmento 3 (Deslocamento 1200)
Formato de um datagrama

0
4
8
12
Byte 1
VERS
16
Byte 2
HLEN
Byte 3
Tipo de serviço
28
31
Byte 4
Comprimento total
Identificação
Tempo de vida
24
20
flags
Protocolo
Deslocamento do fragemento
Checksum do cabeçalho
cabeçalho
Endereço IP de origem
Endereço IP de destino
Opções IP
Preenchimento
Dados
…..
dados
Hotwords
VERS: Idenfica a versão do procotocolo IP que montou o datagrama.
HLEN: Os 4 bits desse campo determinam o comprimento do cabeçalho do datagrama em
múltiplos de palavras de 32 bits. O comprimento do cabeçalho é variável pois os campos
"Opções IP" e "Preenchimento" não tem tamanho fixo. O tamanho usual do cabeçalho é de 20
bytes, quando os campos "Opções IP" e "Preenchimento" são nulos. Nesse caso, o campo
HLEN apresenta comprimento igual a 5 (5 X 32 bits = 20 bytes).
Tipo de serviço: contém informações que descrevem a importância do datagrama (através de
8 níveis de prioridade) e a qualidade esperada para o serviço de entrega. A qualidade do
serviço é descrita por 3 bits denominados D, T e R. O bit D=1 solicita um baixo atraso, o bit
T=1 solicita uma alta taxa de transmissão e o bit R=1 solicita uma transmissão altamente
confiável. As informações desse campo são geralmente ignoradas pelos roteadores que
transportam o datagrama.
Comprimento total: informa o comprimento total do datagrama, incluindo o cabeçalho e o
campo de dados, em bytes. Como esse campo possui 16 bits, o tamanho máximo de um
datagrama é 216 ou 64 Kbytes.
Identificação: Contém um número inteiro que identifica o datagrama. Esse campo é utilizado
no processo de fragmentação e remontagem de datagamas. Todos os fragmentos de um
mesmo datagrama contém o mesmo número de identificação. Dessa forma, o receptor
consegue identificar facilmente os fragmentos que precisam ser reagrupados para remontar o
datagrama original.
Flags: Campo composto pelos bits DF (don´t fragment) e MF (more fragments). A estação
transmissora assinala DF=1 para indicar que o datagrama não deve ser fragmentado. Nesse
caso, se um roteador precisar fragmentar o datagrama para adequá-lo a rede de destino, o
datagrama é descartado. O bit MF=1 é utilizado para indicar que o fragmento é o último
pedaço do datagrama original. Quando uma estação recebe um fragmento com MF=0, ela
sabe que deve esperar a chegada de mais fragmentos para completar a remontagem do
datagrama.
Deslocamento do Fragmento: Esse campo contém a posição relativa do fragmento em relação
ao datagrama original, medido em bytes. Os fragmentos de um datagrama não chegam no
receptor necessariamente na mesma ordem em que foram transmitidos. Utilizando a
informação do campo de Deslocamento, a estação receptora consegue reordenar os
fragmentos recebidos, e remontar o datagrama original.
Tempo de vida: (TTL - Time to Live). Indica o tempo em segundos que o datagrama pode
permanecer na rede internet. Quando uma estação transmite um datagrama, ela assinala o
valor do TTL. Toda vez que o datagrama é processado por um roteador, o TTL é
decrementado. Quando o TTL expira, o datagrama é descartado, mesmo que o destino final
não tenha sido atingido.
Protocolo: O campo protocolo contém um código que especifica o tipo de protocolo de
transporte encapsulado no campo de dados do datagrama (geralmente TCP ou UDP).
Checksum do cabeçalho: Este campo contém o checksum de todos os bytes que compõe o
cabeçalho de controle, excluindo apenas o próprio campo de checksum. Este campo é
utilizado pela estação receptora para verificar a integridade do cabeçalho de controle do
datagrama recebido.
Endereço IP de origem: contém o endereço IP que identifica a estação transmissora.
Endereço IP de destino: contém o endereço IP que identifica a estação de destino. Esse campo
reflete sempre o destino final, não importando se o datagrama passará ou não por roteadores
intermediários.
Opções IP: Campo com tamanho variável de 0 até vários bytes. Esse campo pode conter uma
série de códigos em seqüência, cada um deles definido uma opção relativa ao processamento
dos datagramas. As opções são geralmente relacionadas a aspectos como segurança,
roteamento, relatórios de erro, depuração, etc.
Preenchimento: Esse campo completa a seqüência do campo "Opções" com bits de
preenchimento de valor "0", garantindo que o tamanho total dos campos "Opções +
Preenchimento" seja múltiplo de 32 bits.
Dados: contém os dados transportados pelo datagrama. Os dados transportados coorespondem
geralmente a unidade de dados do procotolo de transporte TCP ou UDP.
6N2-D.3.3. Mapeamento de Endereços
Conceito: Denominação dada ao processo de associar um endereço IP ao endereço físico
de uma interface de rede.
Para poder transmitir um datagrama, a estação transmissora precisa conhecer todos as
informações de endereçamento relacionadas ao destinatário, tanto ao nível da camada de rede
(endereço IP) quanto ao nível da camada de enlace de dados (endereço físico). Na arquitetura
TCP/IP, todas as referências aos endereços das estações são feitas através de endereços IP. O
endereço físico do destinatário é descoberto dinamicamente pelo transmissor antes de efetuar
a comunicação, utilizando um protocolo auxiliar denominado ARP.
endereço IPA
endereço
físico A
Estação A
Estação B
interface
de rede
endereço IPB
interface
de rede
endereço
físico B
datagrama
endereço físico endereço físico endereço IP de
de destino
de origem
destino
endereço IP de
origem
quadro
Exemplo de funcionamento do ARP
dados
Exemplo: Transmissão de um datagrama de A para B.
IP: 200.17.98.106
endereço físico
00-60-08-16-85-B3
IP: 200.17.98.105
Estação A
Estação B
interface
de rede
interface
de rede
endereço físico
00-60-08-16-86-B5
requisição ARP
(IP 200.17.98.106)
1) A estação transmissora
envia uma requisição
ARP, perguntando o
endereço físico
correspondente ao IP de
destino da estação B:
200.17.98.105. Uma
requisição ARP é um
datagrama IP enviado em
broadcast para todas as
estações da rede.
endereço físico
00-60-08-16-85-B3
A requisição ARP é um quadro contendo um datagrama IP, com as seguintes
informações de endereçamento:
Endereço Físico de Origem: 00-60-08-16-85-B3
Endereço Físico de Destino: FF-FF-FF-FF-FF-FF (broadcast)
Endereço IP de Origem: 200.17.98.106
Endereço IP de Destino: 255.255.255.255 (broadcast)
O endereço IP solicitado é enviado no campo de dados do datagrama.
IP: 200.17.98.106
IP: 200.17.98.105
Estação A
interface
de rede
Estação B
interface
de rede
endereço físico
00-60-08-16-86-B5
requisição ARP
200.17.98.105
resposta ARP
00-60-08-16-86-B5
2) As estações ao receberem a requisição
ARP comparam o endereço IP solicitado
com o seu próprio. Se os endereços forem
diferentes a requisição é ignorada.
3) Nesse caso, a estação B verifica que o
endereço solicitado é o seu, e responde
enviando uma resposta ARP contendo o
seu endereço físico. A resposta é um
datagrama IP enviado diretamente a
estação que enviou a requisição.
A resposta ARP é um quadro contendo um datagrama IP, com os
seguintes dados de endereçamento:
Endereço Físico de Origem: 00-60-08-16-86-B5
Endereço Físico de Destino: 00-60-08-16-85-B3
Endereço IP de Origem: 200.17.98.105
Endereço IP de Destino: 200.17.98.106
O endereço físico solicitado é enviado no campo de dados do datagrama.
endereço físico
00-60-08-16-85-B3
IP: 200.17.98.106
Estação A
interface
de rede
IP: 200.17.98.105
Estação B
interface
de rede
resposta ARP
(00-60-08-16-86-B5)
quadro contendo o datagrama
IP endereçado a estação B
4) Ao receber a resposta ARP, a
estação transmissora determina o
endereço físico da estação de
destino.
5) Uma vez que o endereço físico do
destinatário é conhecido, a estação
transmissora envia sua mensagem
diretamente a estação de destino através
de uma comunicação ponto a ponto.
Endereço Físico de Origem: 00-60-08-16-85-B3
Endereço Físico de Destino: 00-60-08-16-86-B5
Endereço IP de Origem: 200.17.98.106
Endereço IP de Destino: 200.17.98.105
Hotwords
endereço físico: corresponde geralmente ao endereço associado a interface de rede da estação
ou roteador. Segundo a terminologia IEEE, o endereço físico é comumente referido como
endereço MAC.
ARP: (Address Resolution Protocol). Protocolo utilizado para que a estação transmissora
descubra o endereço físico do destinatário.
6N2-D.3.4. Roteamento
Conceito: Operação que consiste em enviar os datagramas até seu destino final, passando
se necessário por um ou mais roteadores intermediários.
A arquitetura TCP/IP define os mecanismos para que os datagramas sejam entregues no
seu destino final, independente dele estar situado na mesma rede do transmissor (comunicação
intra-rede), ou numa rede externa interligada através de roteadores (comunicação inter-redes).
numa comunicação intra-rede, o
datagrama é endereçado
diretamente pela estação
transmissora à estação de destino.
internet
REDE
REDE
REDE
REDE
numa comunicação inter-redes, o
datagrama precisa passar por
vários roteadores para chegar ao
seu destino final.
Comunicação intra-rede
Numa comunicação entre duas estações situadas na mesma rede, o transmissor envia o
quadro diretamente ao destino final, preenchendo os campos do destinatário com o endereço
físico e o endereço IP da estação receptora.
Exemplo: Transmissão de um datagrama de A para B.
IP: 200.17.98.106
endereço físico
00-60-08-16-85-B3
IP:
Estação A
interface
de rede
endereço
físico de
destino
endereço
físico de
origem
endereço físico
Estação B
00-60-08-16-81-B5
interface
de rede
endereço IP
de destino
00-60-08-16-81- 00-60-08-16-85- 200.17.98.105
B5
B3
endereço IP
de origem
200.17.98.106
dados
quadro
Comunicação inter-redes
Numa comunicação entre estações conectadas a redes diferentes, a comunicação é dividida
em vários saltos. Cada salto representa uma comunicação entre um par estação-roteador ou
roteador-roteador ligados fisicamente. Os endereços IP de origem e de destino se mantém os
mesmos durante todos os saltos do datagrama. O endereço físico, entretanto, é modificado
para endereçar os elementos participantes de cada salto.
Exemplo de comunicação com 3 saltos
segundo salto:
IP origem: 10.0.0.2
IP destino: 30.0.0.2
endereço físico de origem: C
endereço físico de destino: D
primeiro salto:
IP origem: 10.0.0.2
IP destino: 30.0.0.2
endereço físico de origem: A
endereço físico de destino: B
terceiro salto:
IP origem: 10.0.0.2
IP destino: 30.0.0.2
endereço físico de origem: E
endereço físico de destino: F
quadro
quadro
quadro
rede 10.0.0.0
rede 20.0.0.0
roteador
emissor
roteador
IP: 20.0.0.3
endereço físico: D
IP: 10.0.0.2
endereço físico: A
IP: 10.0.0.3
endereço físico: B
rede 30.0.0.0
receptor
IP: 30.0.0.3
endereço físico: E
IP: 30.0.0.2
endereço físico: F
IP: 20.0.0.2
endereço físico: C
roteador: cada porta do roteador possui um endereço IP distinto, pertencente a mesma
rede que interconecta.
Tabelas de Roteamento
O processo de roteamento envolve uma série de decisões tomadas tanto pelas estações
quanto pelos roteadores. Por exemplo, uma estação precisa determinar se o datagrama a ser
transmitido deve ser endereçado diretamente ao destinatário ou a um roteador intermediário.
Ao receber um datagrama, os roteadores também precisam determinar se devem retransmití-lo
a outro roteador ou diretamente à estação de destino. O processo de decisão quanto ao
roteamento é baseado em tabelas armazenadas localmente pelas estações e pelos roteados
denominadas "tabelas de roteamento IP".
Exemplo de tabelas
de roteamento
IP: 20.0.0.2
rede 10.0.0.0
roteador
rede 10.0.0.0
roteador
estação
rede 30.0.0.0
IP: 10.0.0.3
IP: 30.0.0.2
IP: 30.0.0.3
IP: 10.0.0.2
Tabela de roteamento da estação
Endereço de IP
Endereço de Gateway
Interface
Custo
pertence a rede 10.x.x.x entregar diretamente
pertence a outra rede
10.0.0.2 (gateway default)
10.0.0.3
10.0.0.3
1
1
Tabela de roteamento do roteador
Endereço de Rede
Endereço de Gateway
pertence a rede 10.x.x.x entregar diretamente
pertence a rede 20.x.x.x entregar diretamente
pertence a rede 30.x.x.x entregar diretamente
pertence a outra rede
30.0.0.3 (gateway default)
Interface
10.0.0.2
20.0.0.2
30.0.0.2
30.0.0.2
Custo
1
1
1
1
Endereço de rede: parte do endereço IP do destinatário correspondente ao identificador da
rede. Cada entrada da tabela de roteamento indica qual ação deve ser tomada em função da
rede que pertence o destinatário. Se a rede do destinatário não for encontrada em nenhuma
entrada da tabela de roteamento, o datagrama é enviado para o gateway default (geralmente, o
roteador que interliga a rede a internet).
Endereço de gateway: O endereço de gateway não é usado diretamente na formatação do
datagrama. Ele é utilizado pelo transmissor para descobrir o endereço físico do destinatário,
através do protocolo ARP. Se o destinatário pertencer a uma rede distinta do transmissor,
então o endereço de gateway corresponde a uma porta do roteador que irá encaminhar o
datagrama. Se o transmissor e o receptor estiverem na mesma rede, então o endereço de
gateway é o próprio endereço do destinatário.
Custo: medida relativa do custo de utilização da rota. A informação de custo é utilizada pelo
roteador quando existir mais de uma rota para o mesmo destino.
6N2-D.4. Protocolo do nível de transporte.
Conceito: Os protocolos de transporte são capazes de manipular múltiplos endereços
numa mesma estação, permitindo que várias aplicações executadas no mesmo computador
possam enviar e receber datagramas independentemente.
Dependendo do tipo de serviço de comunicação utilizado, as funções da camada de
transmissão podem ser executadas pelos protocolos TCP ou UDP. O protocolo TCP
(Transmission Control Protocol) oferece serviços de comunicação confiáveis e orientados a
conexão. O protocolo UDP (User Datagram Protocol) oferece serviços do tipo datagrama,
isto é, não orientados a conexão.
Camada de Aplicação
Camada de Transporte
(TCP ou UDP)
cabeçalho de
controle
Dados
Dados
Unidade de dados do
protocolo de transporte
T-PDU
datagrama IP
Camada de Rede
(IP)
Dados
Camada de Enlace de dados
representação lógica binária
0001101010101010101010001
Camada Física
representação elétrica ou óptica
meio físico de transmissão


6N2-D.4.1. Protocolo TCP
6N2-D.4.2. Protocolo UDP
quadros
A T-PDU é
encapsulada
no campo de
dados do
datagrama
IP.
6N2-D.4.1. Protocolo TCP
Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de comunicação
confiável e orientado a conexão sobre a camada de rede IP.
O Protocolo TCP (Transmission Control Protocol) é um protocolo orientado a conexão
destinado a construir comunicações ponto a ponto confiáveis.





endereçamento por portas
comunicação confiável
controle de seqüenciação
segmentos TCP
endereçamento por portas:
O protocolo TCP utiliza um nível de endereçamento complementar aos endereços IP, que
permite distinguir vários endereços de transporte numa mesma estação. Os endereços de
transporte são números inteiros de 16 bits denominados portas.
O protocolo TCP identifica uma conexão
pelo par (IP,porta) de ambas as
extremidades. Dessa forma, uma mesma
porta pode ser usada para estabelecer
simultaneamente duas conexões sem
nenhuma ambiguidade.
A aplicação B se comunica como se
estivesse utilizando uma ligação ponto a
ponto dedicada com cada uma das outras
aplicações.
Aplicação
B
Aplicação
A
CAMADA DE
APLICAÇÃO
CAMADA
TDP
Porta
53
Porta
25
Porta
1184
4
Porta
53
Aplicação
C
Porta
1069
Porta
1184
CAMADA
IP
CAMADAS
INFERIORES
128.10.2.3
128.10.2.4
128.10.2.5
ESTAÇÃO A
ESTAÇÃO B
ESTAÇÃO C
Conexão bidirecional formada pelo
par (128.10.2.3,1184) e
(128.10.2.4,53)

Conexão bidirecional formada
pelo par (128.10.2.5,1184) e
(128.10.2.4,53)
Comunicação confiável
O protocolo TCP oferece um serviço de comunicação confiável utilizando uma técnica
conhecida como “confirmação positiva com retransmissão”. Nesse método, o receptor precisa
confirmar o recebimento dos dados através de uma mensagem de confirmação (ACK). O
transmissor espera a confirmação de cada mensagem transmitida antes de enviar uma nova
mensagem. Se a confirmação demorar mais do que um tempo pré-estabelecido, o transmissor
retransmite a mensagem.
Controle de Seqüenciação

O protocolo TCP oferece um serviço de comunicação orientado a conexão, que garante
que as mensagens serão recebidas na mesma seqüência em que foram transmitidas. Esta
característica permite fragmentar as mensagens muito grandes em porções menores de
maneira a compatibilizá-las com o tamanho máximo imposto aos datagramas IP. A mensagem
original é reconstruída de maneira transparente pela camada de transporte do receptor.
Segmentos TCP

A unidade de dados do protocolo TCP é denominada segmento. Usualmente, cada
segmento TCP é encapsulado no campo de dados de um único datagrama. Um segmento TCP
é composto de duas partes: um cabeçalho de controle e um campo de dados. O formato do
segmento é detalhado abaixo.
0
4
8
12
Byte 1
16
Byte 2
24
20
Byte 3
Porta de origem
28
31
Byte 4
Porta de destino
Número de Seqüência
cabeçalho
Número de Confirmação
HLEN
Reservado
Bits de código
Janela de Recepção
Ponteiro de Urgência
Checksum
Opções
Dados
dados
…..
Hotwords
Porta de Origem: identificador de 16 bits que identifica a porta que transmitiu o segmento.
Porta de Destino: identificador de 16 bits que identifica a porta para onde o segmento será
transmitido.
Número de Seqüência: O protocolo TCP fragmenta mensagens muito longas e as transmite
numa seqüência de segmentos. O campo "Número de Seqüência" indica que porção da
mensagem original está sendo transmitida no segmento corrente. Essa informação é utilizada
pelo receptor para reordenar os segmentos que cheguem fora de ordem.
Mensagem Original
0
200
0
Dados
SEGMENTO
800
500
200
Dados
SEGMENTO
500
bytes
Dados
SEGMENTO
Número de confirmação: Identifica o número do próximo byte que o receptor espera receber.
Esta informação é enviada pelo receptor ao transmissor através das mensagens de
confirmação de recebimento (ACK).
HLEN: Este campo contém um número inteiro que determina o comprimento do cabeçalho do
datagrama em múltiplos de palavras de 32 bits. O comprimento do cabeçalho é variável pois
os campos "Opções " e "Preenchimento" não tem tamanho fixo.
Bits de código: Este campo identifica o tipo de mensagem transportada pelo segmento. Os
segmentos podem transportar mensagens de vários tipos: confirmação (ACK),
estabelecimento ou liberação de conexões, dados, etc.
Janela de Recepção: TCP provê meios para que o receptor cadencie o fluxo de dados enviados
pelo transmissor. Toda vez que o receptor confirma o recebimento de uma mensagem
(enviando uma mensagem ACK para o transmissor), ele preenche o campo "Janela de
Recepção" informando o número de bytes que ele é capaz de receber na próxima transmissão.
O transmissor leva em consideração essa informação para determinar o tamanho do próximo
segmento a ser enviado.
Ponteiro de Urgência: Indica a posição (em bytes) em relação a seqüência de dados recebidos
onde dados urgentes poderão ser encontrados. Este mecanismo é utilizado par que o
transmissor possa enviar mensagens de alta prioridade ao receptor.
Checksum: Este campo contém o checksum de todos os bytes que compõe o segmento TCP
(cabeçalho de controle e dados). Este campo é utilizado pela estação receptora para verificar a
integridade do segmento recebido.
Opções: Campo opcional de tamanho variável, múltiplo de 32 bits. Este campo foi criado para
que o protocolo TCP possa disponibilizar facilidades adicionais que não foram cobertas pelos
campos padronizados do cabeçalho de controle.
Dados: Contém os dados transportados pelo segmento TCP.
6N2-D.4.2. Protocolo UDP
Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de comunicação
não orientado a conexão, construído sobre a camada de rede IP.
O Protocolo UDP (User Datagram Protocol) é um protocolo não orientado a conexão
que oferece serviços de comunicação bastante elementares. O protocolo é não confiável, isto
é, não há garantia de entrega dos datagramas transportados. O protocolo também não garante
que os datagramas cheguem na mesma ordem em que foram transmitidos. Sua principal
função é permitir a distinção de múltiplos destinos numa mesma estação. Sendo não orientado
a conexão, o protocolo UDP pode ser utilizado tanto em comunicações do tipo difusão
(broadcast) quanto ponto a ponto.
aplicação
A
aplicação
B
CAMADA DE
APLICAÇÃO
Porta 1
Porta 2
Porta 3
As aplicações
recebem as
mensagens
endereçando as
portas da camada
UDP.
Porta N
...
Demultiplexagem
CAMADA UDP
CAMADA IP
CAMADAS
INFERIORES
A
demultiplexagem
é feita analisando
a porta de
destino, indicada
no cabeçalho de
controle das
mensagens que
chegam na
estação.
datagrama com a
mensagem UDP
encapsulada.

Mensagem UDP
A unidade de dados do protocolo UDP é denominada user datagram, ou simplesmente
mensagem UDP. Uma mensagem UDP é composta de duas partes: um cabeçalho de controle
e um campo de dados. O formato da mensagem é detalhado abaixo.
16
0
31
Porta de Origem
Porta de Destino
Comprimento da Mensagem
checksum
cabeçalho
Dados
…..
dados
Hotwords
Porta de Origem: identificador de 16 bits que identifica o endereço, ao nível da camada de
transporte, para o qual deve ser enviado uma eventual resposta à mensagem transmitida.
Porta de Destino: identificador de 16 bits que identifica o endereço do destinatário da
mensagem ao nível da camada de transporte.
Comprimento da mensagem: corresponde ao comprimento total da mensagem UDP, em
bytes, incluindo o cabeçalho e o campo de dados.
checksum: O preenchimento do campo checksum é opcional. A informação deste campo é
usada pelo receptor para verificar a integridade dos dados recebidos. No caso de haver erro, o
receptor descarta a mensagem.
Dados: O campo de dados contém as informações a serem transmitidas. O comprimento
máximo da mensagem UDP, incluindo o campo de dados e o cabeçalho é de 64 Kbytes.
6N2-D.5. Protocolos do nível de aplicação.
Conceito: Protocolos que disponibilizam serviços padronizados de comunicação,
destinados a dar suporte ao desenvolvimento de aplicações para os usuários.
As funções da camada de aplicação da arquitetura TCP/IP são executadas por um
conjunto amplo de protocolos, que oferecem serviços de comunicação padronizados. Cada um
desses protocolos agrupa funções das camadas sessão, apresentação e aplicação do modelo
OSI. Os protocolos de aplicação disponibilizam serviços de comunicação de alto nível para
que programadores implementem aplicativos que utilizam recursos da rede. Os protocolos de
aplicação estão num processo de evolução contínua, sendo que novos protocolos estão sendo
continuamente propostos aumentando a gama de serviços disponibilizados.
Modelo OSI
Arquitetura TCP/IP
Aplicação
FTP
TELNET SMTP
HTTP
Apresentação
SNMP
...
NFS
Protocolos
de
Aplicação
Sessão
Transporte
TCP
UDP
Rede
IP
Enlace de Dados
Enlace de Dados
Física
Física
FTP: File Transfer Protocol. Protocolo que implementa serviços de transferência de arquivos
de uma estação para outra (ponto a ponto) através de rede.
TELNET: Serviço de Terminal Remoto. Protocolo utilizado para permitir aos usuários
controlarem estações remotas através da rede.
SMTP: Simple Mail Transfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de mensagens
de correio eletrônico de uma estação para outra. Esse protocolo especifica como 2 sistemas de
correio eletrônico interagem.
HTTP: Hypertext Tranfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de informações
multimídia: texto, imagens, som, vídeo, etc.
SNMP: Simple Network Monitoring Protocol. Protocolo utilizado para monitorar o estado das
estações, roteadores e outros dispositivos que compõe a rede.
NFS: Network File System. Protocolo desenvolvido pela "SUN Microsystems, Incorporated",
que permite que as estações compartilhem recursos de armazenamento de arquivos através da
rede.